जैव प्रौद्योगिकी की मुख्य वस्तुएँ सूक्ष्मदर्शी हैं। जैविक वस्तुएं और जैव प्रौद्योगिकी के तरीके। जैव प्रौद्योगिकी वस्तुएं और उनके स्तर

के बारे में के रूप में वस्तुओंजैव प्रौद्योगिकी हो सकती है: सूक्ष्मजीवों, जानवरों और पौधों, ट्रांसजेनिक जानवरों और पौधों की कोशिकाएं, साथ ही कोशिकाओं और व्यक्तिगत एंजाइमों के बहुघटक एंजाइम सिस्टम।

अधिकांश आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी उद्योगों का आधार माइक्रोबियल संश्लेषण है, यानी सूक्ष्मजीवों की मदद से विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का संश्लेषण। वस्तु की प्रकृति चाहे जो भी हो, किसी भी जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया के विकास में प्राथमिक चरण प्राप्त करना है शुद्ध संस्कृतियाँजीव (यदि ये रोगाणु हैं), कोशिकाएँ या ऊतक (यदि ये अधिक जटिल जीव हैं - पौधे या जानवर)। उत्तरार्द्ध के साथ आगे के हेरफेर के कई चरण (यानी पौधे या पशु कोशिकाओं के साथ) सूक्ष्मजीवविज्ञानी उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले सिद्धांत और तरीके हैं। माइक्रोबियल कोशिकाओं की संस्कृतियाँ और पौधों और जानवरों की ऊतक संस्कृतियाँ व्यावहारिक रूप से पद्धतिगत दृष्टिकोण से सूक्ष्मजीवों की संस्कृतियों से भिन्न नहीं होती हैं। विश्व एम सूक्ष्मजीवअत्यंत विविध. सराय। आज तक 100,000 से अधिक विभिन्न प्रजातियाँ ज्ञात हैं। यह प्रोकैर्योसाइटों(बैक्टीरिया, एक्टिनोमाइसेट्स, रिकेट्सिया, सायनोबैक्टीरिया) और ई का हिस्सा यूकेरियोट(खमीर, फिलामेंटस कवक, कुछ प्रोटोजोआ और शैवाल)। सूक्ष्मजीवों की व्यापक विविधता के साथ, एक महत्वपूर्ण समस्या उस जीव का सही चुनाव है जो आवश्यक उत्पाद प्रदान करने में सक्षम है, यानी औद्योगिक उद्देश्यों की पूर्ति करता है। सूक्ष्मजीव:

1)औद्योगिक : ई कोलाई ( ई कोलाई), घास की छड़ी ( आप। subtilis) और बेकर का खमीर ( एस.cerevisiae). आमतौर पर yavl-ज़िया अतिउत्पादक। सुपर-प्रोड्यूसर प्राप्त करने के लिए, आनुवंशिक चयन कार्य किया जाता है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण (बैक्टीरिया में मानव जीन का परिचय: इंटरफेरॉन, इंसुलिन, आदि के लिए जीन)। पीएस का पेटेंट कराया जाना चाहिए।

2)बेसिक- सीमित उपयोग, के रूप में वर्गीकृत ग्रास("आम तौर पर सुरक्षित माने जाने वाले बैक्टीरिया" बैसिलस सबटिलिस, बैसिलस अमाइलोलिक-फेसिएन्स,बेसिली और लैक्टोबैसिली की अन्य प्रजातियाँ, प्रजातियाँ स्ट्रेप्टोमीस,मशरूम एस्परगिलस, पेनिसिलियम, म्यूकर, राइजोपस, यीस्ट सैक्रोमाइसेस औरअन्य . ग्रास- सूक्ष्मजीव गैर-रोगजनक, गैर विषैले होते हैं और मूल रूप से एंटीबायोटिक नहीं बनाते हैं, इसलिए, एक नई जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया विकसित करते समय, इन सूक्ष्मजीवों पर ध्यान देना चाहिए।

3) नमूना- बेसिली (प्रोटियोलिटिक एंजाइमों के निर्माता)। मॉडल माइक्रो के कैटलॉग हैं।

मुख्य कसौटीजैव प्रौद्योगिकी वस्तु चुनते समय लक्ष्य उत्पाद को संश्लेषित करने की क्षमता होती है। सूक्ष्मजीवों को अवश्य (आवश्यकताएँ):

उच्च विकास दर हो;

उनके जीवन के लिए आवश्यक सस्ते सबस्ट्रेट्स का निपटान;

बाहरी माइक्रोफ़्लोरा के प्रति प्रतिरोधी होना, यानी अत्यधिक प्रतिस्पर्धी होना। (आवश्यकताएँ): सस्ते सब्सट्रेट्स पर बढ़ने की क्षमता, उच्च आर्थिक गुणांक, उप-उत्पादों का न्यूनतम गठन (विषाक्त मेटाबोलाइट्स, एलर्जी)

उपरोक्त सभी लक्ष्य उत्पाद के उत्पादन की लागत में उल्लेखनीय कमी प्रदान करते हैं। अब तक जो कहा गया है उसे स्पष्ट करने के लिए निम्नलिखित उदाहरण दिए गए हैं।

1. एककोशिकीय जीवविकास की उच्च दर और सिंथेटिक प्रक्रियाओं की विशेषता,

2. जैव प्रौद्योगिकी विकास की वस्तुओं पर विशेष ध्यान दिया जाता है प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवजो अपने जीवन में सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

3. थर्मोफिलिक सूक्ष्मजीव 60-80 डिग्री सेल्सियस पर बढ़ रहा है। उनकी यह संपत्ति बाहरी माइक्रोफ्लोरा के विकास में लगभग एक दुर्गम बाधा है।

24. आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी समस्याओं को हल करने में अन्य वस्तुओं की तुलना में सूक्ष्मजीवों के लाभ:

·छोटे आकार का

· सर्वव्यापी

विभिन्न प्रकार के चयापचय

फोटोट्रॉफ़्स

एक छोटी मात्रा पर कब्जा करें (1 मिली में 1 अरब व्यक्तियों तक)

उच्च विभाजन दर, तेज़ विकास

· विभिन्न प्रकार के वातावरण में रहने में सक्षम।

प्रकाश संश्लेषक जीव अमोनिया, हाइड्रोजन, प्रोटीन के उत्पादक के रूप में आशाजनक हैं।

थर्मोफिलिक सूक्ष्मजीव 60-80 डिग्री पर बढ़ते हैं, यह संदूषण के खिलाफ एक विश्वसनीय सुरक्षा है। थर्मोफाइल्स, चरित्र द्वारा संश्लेषित एंजाइम। गर्मी के प्रति प्रतिरोध में वृद्धि, लेकिन साथ ही वे सामान्य तापमान पर निष्क्रिय होते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुओं के रूप में सूक्ष्मजीव। वर्गीकरण. विशेषता.

मैक्रोऑर्गेनिज्म - जानवरों और पौधों के संबंध में बैक्टीरिया आवास स्थितियों, अनुकूलनशीलता, पोषण के प्रकार और बायोएनर्जी गठन के संदर्भ में बेहद विविध हैं। बैक्टीरिया के सबसे प्राचीन रूप - आर्कबैक्टीरिया चरम स्थितियों (उच्च तापमान और दबाव, केंद्रित नमक समाधान, अम्लीय समाधान) में रहने में सक्षम हैं। यूबैक्टेरिया (सामान्य प्रोकैरियोट्स, या बैक्टीरिया) पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं।

पोषण के प्रकार से, बैक्टीरिया को ऊर्जा के स्रोत के अनुसार विभाजित किया जाता है:

फोटोट्रॉफ़्स जो सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं;

· कीमोआटोट्रॉफ़्स, अकार्बनिक पदार्थों (सल्फर, मीथेन, अमोनिया, नाइट्राइट, लौह लौह यौगिक, आदि के यौगिक) के ऑक्सीकरण की ऊर्जा का उपयोग करते हुए;

पदार्थ के ऑक्सीकरण के प्रकार के अनुसार:

ऑर्गेनोट्रॉफ़्स जो कार्बनिक पदार्थों के खनिजों में अपघटन से ऊर्जा प्राप्त करते हैं; ये बैक्टीरिया कार्बन चक्र में मुख्य भागीदार हैं, उसी समूह में बैक्टीरिया शामिल हैं जो किण्वन की ऊर्जा का उपयोग करते हैं;

लिथोट्रॉफ़्स (अकार्बनिक पदार्थ);

कार्बन स्रोत के प्रकार से:

हेटरोट्रॉफ़िक - कार्बनिक पदार्थ का उपयोग करें;

एफ़्टोट्रॉफ़िक - गैस का उपयोग करें;

भोजन के प्रकार को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है:

1. ऊर्जा स्रोत की प्रकृति फोटो- या कीमो-;

2. इलेक्ट्रॉन दाता लिथो- या ऑर्गेनो-;

3. कार्बन एफ़्थो- और हेटेरो- के स्रोत;

और यह शब्द ट्रॉफी शब्द के साथ समाप्त होता है। 8 विभिन्न प्रकार के भोजन.

उच्चतर जानवरों और पौधों का झुकाव दो प्रकार के पोषण की ओर होता है:

1)केमूऑर्गनोहेटेरोट्रॉफी (जानवर)

2) फोटोलिथोएफ़्टोट्रॉफी (पौधे)

सूक्ष्मजीव में सभी प्रकार के पोषण होते हैं, और वे अस्तित्व के आधार पर एक से दूसरे में बदल सकते हैं

भोजन का एक अलग प्रकार है:

आनुवंशिक अनुसंधान के लिए बैक्टीरिया एक सुविधाजनक वस्तु है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग अनुसंधान में सबसे अधिक अध्ययन और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) है, जो मानव आंत में रहता है।

जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन का संगठन और संरचना। पारंपरिक प्रकार की प्रौद्योगिकियों से जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन की विशिष्ट विशेषताएं। पारंपरिक प्रौद्योगिकियों की तुलना में जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन के फायदे और नुकसान।

जैव-प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं की एक विस्तृत विविधता जो औद्योगिक अनुप्रयोग में पाई गई है, किसी भी जैव-तकनीकी उत्पादन को बनाते समय उत्पन्न होने वाली सबसे आम, सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं पर विचार करने की आवश्यकता की ओर ले जाती है। औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं को 2 बड़े समूहों में विभाजित किया गया है: बायोमास का उत्पादन और चयापचय उत्पादों का उत्पादन। हालाँकि, यह वर्गीकरण औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के सबसे तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण पहलुओं को प्रतिबिंबित नहीं करता है। इस संबंध में, जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया के अंतिम लक्ष्य के आधार पर जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन के चरणों, उनकी समानताओं और अंतरों पर विचार करना आवश्यक है।

जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन के 5 चरण हैं।

दो प्रारंभिक चरणों में कच्चे माल की तैयारी और जैविक रूप से सक्रिय सिद्धांत शामिल हैं। इंजीनियरिंग एंजाइमोलॉजी प्रक्रियाओं में, आमतौर पर निर्दिष्ट गुणों (पीएच, तापमान, एकाग्रता) के साथ एक सब्सट्रेट समाधान तैयार करना और किसी दिए गए प्रकार, एंजाइमेटिक या स्थिर की एंजाइम तैयारी का एक बैच तैयार करना शामिल होता है। सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण को अंजाम देने में, पोषक तत्व माध्यम तैयार करने और शुद्ध संस्कृति को बनाए रखने के चरण आवश्यक हैं, जिन्हें प्रक्रिया में लगातार या आवश्यकतानुसार उपयोग किया जा सकता है। उत्पादक स्ट्रेन की शुद्ध संस्कृति को बनाए रखना किसी भी सूक्ष्मजीवविज्ञानी उत्पादन का मुख्य कार्य है, क्योंकि एक अत्यधिक सक्रिय स्ट्रेन जिसमें अवांछित परिवर्तन नहीं हुए हैं, वांछित गुणों के साथ लक्ष्य उत्पाद प्राप्त करने की गारंटी के रूप में काम कर सकता है।

तीसरा चरण किण्वन का चरण है, जिस पर लक्ष्य उत्पाद का निर्माण होता है। इस स्तर पर, पोषक तत्व माध्यम के घटकों का सूक्ष्मजीवविज्ञानी परिवर्तन होता है, पहले बायोमास में, फिर, यदि आवश्यक हो, लक्ष्य मेटाबोलाइट में।

चौथे चरण में, लक्ष्य उत्पादों को कल्चर तरल से अलग और शुद्ध किया जाता है। औद्योगिक सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रियाओं की विशेषता, एक नियम के रूप में, बहुत पतले समाधान और निलंबन के गठन से होती है, जिसमें लक्ष्य के अलावा, बड़ी मात्रा में अन्य पदार्थ होते हैं। इस मामले में, बहुत समान प्रकृति के पदार्थों के मिश्रण को अलग करना आवश्यक है, जो तुलनीय सांद्रता में समाधान में हैं, बहुत अस्थिर हैं, और आसानी से थर्मल गिरावट के अधीन हैं।

जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन का अंतिम चरण उत्पादों के कमोडिटी रूपों की तैयारी है। सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण के अधिकांश उत्पादों की एक सामान्य संपत्ति उनकी अपर्याप्त भंडारण स्थिरता है, क्योंकि वे विघटित होने की संभावना रखते हैं और इस रूप में, विदेशी माइक्रोफ्लोरा के विकास के लिए एक उत्कृष्ट वातावरण प्रदान करते हैं। यह प्रौद्योगिकीविदों को औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों की सुरक्षा में सुधार के लिए विशेष उपाय करने के लिए मजबूर करता है। इसके अलावा, चिकित्सा प्रयोजनों के लिए दवाओं को पैकेजिंग और सीलिंग के चरण में विशेष समाधान की आवश्यकता होती है, इसलिए उन्हें बाँझ होना चाहिए।

जैव प्रौद्योगिकी का मुख्य लक्ष्य वांछित गुणों वाले सूक्ष्मजीवों, कोशिका संस्कृतियों और पौधों और जानवरों के ऊतकों के अत्यधिक प्रभावी रूपों के उत्पादन के आधार पर जैविक प्रक्रियाओं और एजेंटों का औद्योगिक उपयोग है। जैव प्रौद्योगिकी जैविक, रासायनिक और तकनीकी विज्ञान के चौराहे पर उभरी।

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया - इसमें कई ईथेन शामिल हैं: किसी वस्तु की तैयारी, उसकी खेती, अलगाव, शुद्धि, संशोधन और उत्पादों का उपयोग।

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाएं बैच या निरंतर खेती पर आधारित हो सकती हैं।

विश्व के कई देशों में जैव प्रौद्योगिकी को सर्वोपरि महत्व दिया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि जैव प्रौद्योगिकी में अन्य प्रकार की प्रौद्योगिकियों, उदाहरण के लिए, रासायनिक, की तुलना में कई महत्वपूर्ण फायदे हैं।

1). सबसे पहले, यह कम बिजली की खपत है। जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाएं सामान्य दबाव और 20-40 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर की जाती हैं।

2). जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन अक्सर एक ही प्रकार के मानक उपकरणों के उपयोग पर आधारित होता है। अमीनो एसिड, विटामिन के उत्पादन के लिए एक ही प्रकार के एंजाइम का उपयोग किया जाता है; एंजाइम, एंटीबायोटिक्स।

3). जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं को अपशिष्ट मुक्त बनाना आसान है। सूक्ष्मजीव विभिन्न प्रकार के सब्सट्रेट्स को आत्मसात करते हैं, इसलिए एक उत्पादन के कचरे को दूसरे उत्पादन के दौरान सूक्ष्मजीवों की मदद से मूल्यवान उत्पादों में परिवर्तित किया जा सकता है।

4). अपशिष्ट-मुक्त जैव-प्रौद्योगिकी उत्पादन उन्हें सबसे अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाता है

5). जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए बड़े पूंजी निवेश की आवश्यकता नहीं होती है, इसके लिए महंगे उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है।

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी के प्राथमिकता वाले कार्यों में निम्नलिखित का निर्माण और व्यापक विकास शामिल है:

1) चिकित्सा के लिए नए जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ और दवाएं (इंटरफेरॉन, इंसुलिन, वृद्धि हार्मोन, एंटीबॉडी);

2) रोग और हानि से सूक्ष्मजीवविज्ञानी पौधों की सुरक्षा

लेई, जीवाणु उर्वरक और पौधे विकास नियामक, आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग द्वारा प्राप्त कृषि पौधों के नए अत्यधिक उत्पादक और प्रतिकूल पर्यावरणीय कारकों के प्रतिरोधी संकर;

3) पशुपालन की उत्पादकता बढ़ाने के लिए मूल्यवान फ़ीड योजक और जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ (फ़ीड प्रोटीन, अमीनो एसिड, एंजाइम, विटामिन, फ़ीड एंटीबायोटिक्स);

4) खाद्य, रसायन, सूक्ष्मजीवविज्ञानी और अन्य उद्योगों में उपयोग के लिए आर्थिक रूप से मूल्यवान उत्पाद प्राप्त करने के लिए नई प्रौद्योगिकियां;

5) कृषि, औद्योगिक और घरेलू कचरे के गहन और कुशल प्रसंस्करण के लिए प्रौद्योगिकियां, बायोगैस और उच्च गुणवत्ता वाले उर्वरकों के उत्पादन के लिए अपशिष्ट जल और गैस उत्सर्जन का उपयोग।

पारंपरिक (पारंपरिक) तकनीक एक ऐसा विकास है जो उद्योग में उत्पादों के अधिकांश निर्माताओं द्वारा प्राप्त उत्पादन के औसत स्तर को दर्शाता है। ऐसी तकनीक अपने खरीदार को अग्रणी निर्माताओं के समान उत्पादों की तुलना में महत्वपूर्ण तकनीकी और आर्थिक लाभ और उत्पाद की गुणवत्ता प्रदान नहीं करती है, और इस मामले में अतिरिक्त (औसत से ऊपर) लाभ पर भरोसा करना आवश्यक नहीं है। खरीदार के लिए इसके फायदे अपेक्षाकृत कम लागत और क्षेत्र-सिद्ध तकनीक प्राप्त करने की संभावना हैं। पारंपरिक प्रौद्योगिकी का निर्माण, एक नियम के रूप में, अप्रचलन और प्रगतिशील प्रौद्योगिकी के व्यापक प्रसार के परिणामस्वरूप होता है। ऐसी तकनीक की बिक्री आमतौर पर उन कीमतों पर की जाती है जो विक्रेता को इसकी तैयारी और औसत लाभ प्राप्त करने की लागत की भरपाई करती है।

रासायनिक प्रौद्योगिकी की तुलना में जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के लाभ जैव प्रौद्योगिकी के निम्नलिखित मुख्य लाभ हैं:

विशिष्ट और अद्वितीय प्राकृतिक पदार्थ प्राप्त करने की संभावना, जिनमें से कुछ (उदाहरण के लिए, प्रोटीन, डीएनए) अभी तक रासायनिक संश्लेषण द्वारा प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं;

·अपेक्षाकृत कम तापमान और दबाव पर जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं को पूरा करना;

अन्य जीवों की तुलना में सूक्ष्मजीवों में कोशिका द्रव्यमान के विकास और संचय की दर काफी अधिक होती है

· जैव प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं में कच्चे माल के रूप में, कृषि और उद्योग से सस्ते अपशिष्ट का उपयोग किया जा सकता है;

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाएं आमतौर पर रासायनिक प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक पर्यावरण के अनुकूल होती हैं, इनमें हानिकारक अपशिष्ट कम होता है, और प्रकृति में होने वाली प्राकृतिक प्रक्रियाओं के करीब होती हैं;

· एक नियम के रूप में, जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन में प्रौद्योगिकी और उपकरण सरल और सस्ते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी चरण

मुख्य चरण वास्तविक जैव प्रौद्योगिकी चरण है, जिस पर, एक या दूसरे जैविक एजेंट का उपयोग करके, कच्चे माल को एक या दूसरे लक्ष्य उत्पाद में परिवर्तित किया जाता है।

आमतौर पर जैव प्रौद्योगिकी चरण का मुख्य कार्य एक निश्चित कार्बनिक पदार्थ प्राप्त करना है।

जैव प्रौद्योगिकी चरण में शामिल हैं:

किण्वन सूक्ष्मजीवों को विकसित करके की जाने वाली एक प्रक्रिया है।

बायोट्रांसफॉर्मेशन सूक्ष्मजीव कोशिकाओं या तैयार एंजाइमों की एंजाइमेटिक गतिविधि की कार्रवाई के तहत किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को बदलने की प्रक्रिया है।

बायोकैटलिसिस - बायोकैटलिस्ट-एंजाइमों के उपयोग से होने वाले किसी पदार्थ का रासायनिक परिवर्तन।

बायोऑक्सीकरण एरोबिक स्थितियों के तहत सूक्ष्मजीवों या सूक्ष्मजीवों के संघ द्वारा प्रदूषकों की खपत है।

मीथेन किण्वन अवायवीय परिस्थितियों में मीथेनोजेनिक सूक्ष्मजीवों के सहयोग से जैविक अपशिष्ट का प्रसंस्करण है।

बायोकम्पोस्टिंग ठोस अपशिष्ट में सूक्ष्मजीवों के सहयोग से हानिकारक कार्बनिक पदार्थों की सामग्री को कम करना है, जिसे हवा की पहुंच और समान नमी प्रदान करने के लिए एक विशेष ढीली संरचना दी जाती है।

बायोसोर्शन - सूक्ष्मजीवों द्वारा गैसों या तरल पदार्थों से हानिकारक अशुद्धियों का सोखना, जो आमतौर पर विशेष ठोस वाहकों पर तय होता है।

बैक्टीरियल लीचिंग विशेष सूक्ष्मजीवों की कार्रवाई के तहत पानी में अघुलनशील धातु यौगिकों को विघटित अवस्था में स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है।

बायोडिग्रेडेशन - सूक्ष्मजीवों-बायोडिस्ट्रक्टर्स के प्रभाव में हानिकारक यौगिकों का विनाश।

आमतौर पर, एक जैव प्रौद्योगिकी चरण में आउटपुट स्ट्रीम के रूप में एक तरल धारा और एक गैस धारा होती है, कभी-कभी केवल एक तरल धारा होती है। यदि प्रक्रिया ठोस चरण में होती है (उदाहरण के लिए पनीर पकाना या अपशिष्ट बायोकम्पोस्टिंग), तो आउटपुट एक संसाधित ठोस उत्पाद स्ट्रीम है।

प्रारंभिक चरण

प्रारंभिक चरणों का उपयोग जैव प्रौद्योगिकी चरण के लिए आवश्यक प्रकार के कच्चे माल को तैयार करने और तैयार करने के लिए किया जाता है।

तैयारी चरण में निम्नलिखित प्रक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है।

पर्यावरण का बंध्याकरण - सड़न रोकनेवाला जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के लिए, जहां विदेशी माइक्रोफ्लोरा का प्रवेश अवांछनीय है।

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया के प्रवाह के लिए आवश्यक गैसों (आमतौर पर हवा) की तैयारी और नसबंदी। अक्सर, हवा की तैयारी में इसे धूल और नमी से साफ करना, आवश्यक तापमान प्रदान करना और बीजाणुओं सहित हवा में मौजूद सूक्ष्मजीवों से इसे साफ करना शामिल होता है।

बीज की तैयारी. यह स्पष्ट है कि एक सूक्ष्मजीवविज्ञानी प्रक्रिया या पौधों या जानवरों की पृथक कोशिकाओं की खेती के लिए एक प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, एक इनोकुलम तैयार करना भी आवश्यक है - मुख्य चरण की तुलना में पहले से विकसित जैविक एजेंट की थोड़ी मात्रा।

जैव उत्प्रेरक तैयारी. बायोट्रांसफॉर्मेशन या बायोकैटलिसिस की प्रक्रियाओं के लिए, प्रारंभिक रूप से एक बायोकैटलिस्ट तैयार करना आवश्यक है - या तो एक वाहक पर एक मुक्त या निश्चित रूप में एक एंजाइम, या पहले से विकसित सूक्ष्मजीवों का एक बायोमास जिसमें इसकी एंजाइमेटिक गतिविधि प्रकट होती है।

कच्चे माल का पूर्व उपचार. यदि कच्चा माल जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया में प्रत्यक्ष उपयोग के लिए अनुपयुक्त रूप में उत्पादन में प्रवेश करता है, तो कच्चे माल की प्रारंभिक तैयारी के लिए एक ऑपरेशन किया जाता है। उदाहरण के लिए, अल्कोहल का उत्पादन करते समय, गेहूं को पहले कुचल दिया जाता है और फिर एक एंजाइमेटिक "शैकरिफिकेशन" प्रक्रिया के अधीन किया जाता है, जिसके बाद किण्वन द्वारा बायोटेक्नोलॉजिकल चरण में सैकरीकृत वोर्ट को अल्कोहल में परिवर्तित किया जाता है।

उत्पाद की सफाई

इस चरण का कार्य अशुद्धियों को दूर करना, उत्पाद को यथासंभव शुद्ध बनाना है।

क्रोमैटोग्राफी सोखना के समान एक प्रक्रिया है।

डायलिसिस एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कम आणविक भार वाले पदार्थ अर्ध-पारगम्य सेप्टम से गुजर सकते हैं, जबकि उच्च आणविक भार वाले पदार्थ बने रहते हैं।

क्रिस्टलीकरण. यह प्रक्रिया विभिन्न तापमानों पर पदार्थों की अलग-अलग घुलनशीलता पर आधारित है।

उत्पाद एकाग्रता

अगला कार्य इसकी एकाग्रता सुनिश्चित करना है।

एकाग्रता के चरण में, वाष्पीकरण, सुखाने, अवक्षेपण, परिणामी क्रिस्टल के निस्पंदन के साथ क्रिस्टलीकरण, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और हाइपरफिल्ट्रेशन या नैनोफिल्ट्रेशन जैसी प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है, जो समाधान से विलायक को "निचोड़" प्रदान करता है।

प्रवाह और उत्सर्जन उपचार

इन अपशिष्टों और उत्सर्जनों का शुद्धिकरण एक विशेष कार्य है जिसे हमारे पर्यावरणीय रूप से प्रतिकूल समय में हल किया जाना चाहिए। संक्षेप में, अपशिष्ट जल उपचार एक अलग जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन है, जिसके अपने प्रारंभिक चरण, एक जैव प्रौद्योगिकी चरण, सक्रिय कीचड़ बायोमास के निपटान के लिए एक चरण और अतिरिक्त अपशिष्ट जल उपचार और कीचड़ प्रसंस्करण के लिए एक चरण है।

जैव प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त जैविक वस्तुओं के प्रकार, उनका वर्गीकरण एवं विशेषताएँ। पशु मूल की जैविक वस्तुएँ। पौधे की उत्पत्ति की जैविक वस्तुएँ।

जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुओं में शामिल हैं: संगठित बाह्य कण (वायरस), बैक्टीरिया की कोशिकाएं, कवक, प्रोटोजोआ, कवक के ऊतक, पौधे, जानवर और मनुष्य, एंजाइम और एंजाइम घटक, बायोजेनिक न्यूक्लिक एसिड अणु, लेक्टिन, साइटोकिनिन, प्राथमिक और माध्यमिक मेटाबोलाइट्स।

वर्तमान में, जैव प्रौद्योगिकी की अधिकांश जैविक वस्तुओं का प्रतिनिधित्व 3 सुपर-साम्राज्यों के प्रतिनिधियों द्वारा किया जाता है:

1) एकोरीओटैक - एकोरीओट्स या गैर-परमाणु;

2) प्रोकैरियोटेक - प्रोकैरियोट्स या प्रीन्यूक्लियर;

3) यूकेरियोटैक - यूकेरियोट्स या परमाणु।

इन्हें 5 जगतों द्वारा दर्शाया गया है: वायरस (गैर-सेलुलर संगठित कण) को एकैरियोट्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है; बैक्टीरिया को प्रोकैरियोट्स (रूपात्मक प्राथमिक इकाई) के रूप में वर्गीकृत किया गया है; यूकेरियोट्स में कवक, पौधे और जानवर शामिल हैं। आनुवंशिक जानकारी के डीएनए एन्कोडिंग का प्रकार (डीएनए या आरएनए वायरस के लिए)।

बैक्ट्रिया में एक सेलुलर संगठन होता है, लेकिन नाभिक की सामग्री किसी भी झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से अलग नहीं होती है और किसी भी प्रोटीन से जुड़ी नहीं होती है। मूलतः जीवाणु एककोशिकीय होते हैं, इनका आकार 10 माइक्रोमीटर से अधिक नहीं होता। सभी जीवाणुओं को आर्कोबैक्टीरिया और यूबैक्टीरिया में विभाजित किया गया है।

मशरूम (मायकोटा) महत्वपूर्ण जैव प्रौद्योगिकी वस्तुएं हैं और खाद्य उत्पादों और योजकों में कई महत्वपूर्ण यौगिकों के उत्पादक हैं: एंटीबायोटिक्स, पौधे हार्मोन, रंग, मशरूम प्रोटीन, विभिन्न प्रकार के पनीर। माइक्रोमाइसेट्स फलने वाले शरीर का निर्माण नहीं करते हैं, और मैक्रोमाइसेट्स का निर्माण करते हैं। उनमें जानवरों और पौधों के चिन्ह हैं।

पौधे (प्लांटे)। लगभग 300 हजार पौधों की प्रजातियाँ ज्ञात हैं। ये विभेदित कार्बनिक पौधे हैं, जिनके घटक भाग ऊतक (मेरिमेस्टेंट, पूर्णांक, प्रवाहकीय, यांत्रिक, मूल और स्रावी) हैं। केवल मिरिमेस्टेंट ऊतक ही विभाजन करने में सक्षम होते हैं। कुछ परिस्थितियों में किसी भी प्रकार का पौधा विभाजित कोशिकाओं - कैलस - का एक असंगठित कोशिका द्रव्यमान उत्पन्न कर सकता है। सबसे महत्वपूर्ण जैविक वस्तुएँ पादप कोशिकाओं के प्रोटोप्लास्ट हैं। उनमें कोशिका भित्ति का अभाव होता है। सेल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। समुद्री शैवाल का प्रयोग प्रायः किया जाता है। इनसे अगर-अगर और एल्गिनेट्स (सूक्ष्मजैविक मीडिया की तैयारी के लिए उपयोग किए जाने वाले पॉलीसेकेराइड) प्राप्त होते हैं।

पशु (पशु)। जैव प्रौद्योगिकी में, विभिन्न जानवरों की कोशिकाओं जैसी जैविक वस्तुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उच्च जानवरों की कोशिकाओं के अलावा, प्रोटोजोआ की कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। उच्च जानवरों की कोशिकाओं का उपयोग पुनः संयोजक डीएनए प्राप्त करने और विष विज्ञान संबंधी अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया का मुख्य उद्देश्य कोशिका है। यह लक्ष्य उत्पाद का संश्लेषण करता है। वस्तुतः कोशिका एक लघु रासायनिक संयंत्र है, जहाँ हर मिनट सैकड़ों जटिल यौगिकों का संश्लेषण होता है।

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन का आधार सूक्ष्मजीव कोशिकाओं की सहायता से विभिन्न पदार्थों का संश्लेषण है। उच्च पौधों और जानवरों की कोशिकाओं को खेती की स्थितियों पर उनकी उच्च माँगों के कारण अभी तक व्यापक उपयोग नहीं मिला है।

जैव प्रौद्योगिकी विकास का प्रारंभिक चरणहो रही है कोशिकाओं और ऊतकों की शुद्ध संस्कृतियाँ।इन संस्कृतियों के साथ आगे के हेरफेर को शास्त्रीय सूक्ष्मजीवविज्ञानी तरीकों पर आधारित दृष्टिकोणों की एकरूपता की विशेषता है। साथ ही, उच्च पौधों और जानवरों की कोशिकाओं और ऊतकों की संस्कृतियों की तुलना सूक्ष्मजीवों की संस्कृतियों से की जाती है।

यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स।अधिकांश सूक्ष्मजीव एककोशिकीय प्राणी हैं। एक माइक्रोबियल कोशिका बाहरी वातावरण से एक कोशिका दीवार द्वारा और कभी-कभी केवल साइटोप्लाज्मिक झिल्ली द्वारा अलग होती है, और इसमें विभिन्न उपकोशिकीय संरचनाएं होती हैं। कोशिका संरचना के दो मुख्य प्रकार होते हैं, जो कई मूलभूत विशेषताओं में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। ये यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ हैं। वास्तविक केन्द्रक वाले सूक्ष्मजीवों को यूकेरियोट्स कहा जाता है (यूरोपीय संघ - ग्रीक से - सच्चा, कैरियो - केन्द्रक)। आदिम परमाणु उपकरण वाले सूक्ष्मजीवों को प्रोकैरियोट्स (पूर्व-परमाणु) के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

सूक्ष्मजीवों के बीच प्रोकैरियोट्स कोबैक्टीरिया, एक्टिनोमाइसेट्स और नीले-हरे शैवाल (सायनोबैक्टीरिया) शामिल हैं, यूकेरियोट्स को- अन्य शैवाल (हरा, भूरा, लाल), मायकोमाइसेट्स (बलगम के सांचे), निचला कवक - माइक्रोमाइसेट्स (खमीर सहित), प्रोटोजोआ (फ्लैगलेट्स, सिलिअट्स, आदि)।

इनका सामान्य गुण इनका छोटा आकार है, ये केवल सूक्ष्मदर्शी से ही दिखाई देते हैं। वर्तमान में, विभिन्न सूक्ष्मजीवों की 100 हजार से अधिक प्रजातियाँ ज्ञात हैं।

प्रोकैरियोट्स माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रियाओं से नहीं गुजरते हैं। वे सरल कोशिका विभाजन द्वारा अधिक बार प्रजनन करते हैं।

एक यूकेरियोटिक कोशिका मेंइसमें एक केंद्रक होता है जो कोशिका द्रव्य से अलग होता है और इसके चारों ओर छिद्रों वाली दो परत वाली परमाणु झिल्ली होती है। नाभिक में 1-2 न्यूक्लियोली होते हैं - राइबोसोमल आरएनए और गुणसूत्रों के संश्लेषण के केंद्र - डीएनए और प्रोटीन से युक्त वंशानुगत जानकारी के मुख्य वाहक। विभाजन के दौरान, जटिल प्रक्रियाओं - माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्र वितरित होते हैं। यूकेरियोट्स के साइटोप्लाज्म में माइटोकॉन्ड्रिया और प्रकाश संश्लेषक जीवों में क्लोरोप्लास्ट होते हैं। कोशिका के चारों ओर की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली साइटोप्लाज्म के अंदर एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में गुजरती है; एक झिल्ली अंगक भी है - गोल्गी तंत्र।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाएंअधिक सरलता से व्यवस्थित किया गया। उनके पास नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं है, कोई परमाणु झिल्ली नहीं है। इन कोशिकाओं में डीएनए यूकेरियोटिक गुणसूत्रों के समान संरचना नहीं बनाता है। प्रोकैरियोट्स माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रियाओं से नहीं गुजरते हैं। अधिकांश प्रोकैरियोट्स झिल्लियों द्वारा सीमित अंतःकोशिकीय अंग नहीं बनाते हैं; कोई माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट नहीं होते हैं।

वांछित गुणों वाले सूक्ष्मजीवों के रूपों का चयन

खेती के लिए आवश्यक वांछित गुणों वाले सूक्ष्मजीवों के रूपों के चयन में कई चरण शामिल हैं।

2.1. सूक्ष्मजीवों का अलगाव.नमूने सूक्ष्मजीवों (मिट्टी, पौधों के अवशेष, आदि) के आवासों से लिए जाते हैं। हाइड्रोकार्बन-ऑक्सीकरण करने वाले सूक्ष्मजीवों के संबंध में, ऐसी जगह गैस स्टेशनों के पास की मिट्टी हो सकती है, वाइन यीस्ट अंगूर पर प्रचुर मात्रा में होते हैं, अवायवीय सेलूलोज़-विघटनकारी और मीथेन बनाने वाले सूक्ष्मजीव जुगाली करने वालों के रूमेन में बड़ी मात्रा में रहते हैं।

2.2. भंडारण संस्कृतियाँ प्राप्त करना।नमूनों को एक विशेष संरचना के तरल पोषक तत्व मीडिया में पेश किया जाता है, जिससे उत्पादक के विकास के लिए अनुकूल परिस्थितियां बनती हैं (तापमान, पीएच, ऊर्जा के स्रोत, कार्बन,
नाइट्रोजन, आदि)। कोलेस्ट्रॉल ऑक्सीडेज के उत्पादक के संचय के लिए, कार्बन के एकमात्र स्रोत के रूप में कोलेस्ट्रॉल वाले मीडिया का उपयोग किया जाता है; हाइड्रोकार्बन-ऑक्सीकरण करने वाले सूक्ष्मजीव - पैराफिन वाले वातावरण; प्रोटियोलिटिक या लिपोलाइटिक एंजाइमों के उत्पादक - प्रोटीन या लिपिड युक्त मीडिया।

2.3. शुद्ध संस्कृतियों का अलगाव.संवर्धन संस्कृतियों के नमूनों को घने पोषक मीडिया पर टीका लगाया जाता है। घने पोषक माध्यम पर सूक्ष्मजीवों की अलग-अलग कोशिकाएँ अलग-थलग हो जाती हैं
कालोनियों या क्लोनों में, जब उनका पुनः बीजारोपण किया जाता है, तो शुद्ध संस्कृतियाँ प्राप्त होती हैं, जिनमें एक प्रकार के उत्पादक की कोशिकाएँ शामिल होती हैं।

सूक्ष्मजीवों का चयन करने का दूसरा तरीका मौजूदा संग्रह से है।उदाहरण के लिए, एंटीबायोटिक दवाओं के निर्माता अक्सर एक्टिनोमाइसेट्स, इथेनॉल - खमीर होते हैं।

क्लोन- एकल कोशिका संवर्धन शुद्ध संस्कृति- एक ही प्रकार के सूक्ष्मजीवों वाले व्यक्तियों का समूह उपभेदों- विभिन्न प्राकृतिक वातावरणों से या अलग-अलग समय पर एक ही वातावरण से अलग की गई संस्कृतियाँ।

2.4. लक्ष्य उत्पाद को संश्लेषित करने की क्षमता का निर्धारण -उत्पादकों के चयन में मुख्य मानदंड। सूक्ष्मजीवों को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

1) उच्च विकास दर हो;

2) जीवन के लिए सस्ते सबस्ट्रेट्स का उपयोग करें;

3) विदेशी माइक्रोफ्लोरा द्वारा संक्रमण के प्रति प्रतिरोधी हो।

उच्च पौधों और जानवरों की तुलना में एककोशिकीय जीवों में सिंथेटिक प्रक्रियाओं की उच्च दर होती है। तो, एक दिन में 500 किलोग्राम वजन वाली गाय लगभग 0.5 किलोग्राम प्रोटीन का संश्लेषण करती है। एक दिन में उतनी ही मात्रा में प्रोटीन 5 ग्राम खमीर से प्राप्त किया जा सकता है। रुचिकर प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीव हैं जो प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं और वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करने में सक्षम हैं। थर्मोफिलिक सूक्ष्मजीव लाभकारी होते हैं। उनके उपयोग से औद्योगिक उपकरणों की नसबंदी की अतिरिक्त लागत कम हो जाती है। इन जीवों की वृद्धि दर और चयापचय मेसोफाइल की तुलना में 1.5-2 गुना अधिक है। वे जिन एंजाइमों को संश्लेषित करते हैं वे गर्मी, एसिड और कार्बनिक सॉल्वैंट्स के प्रति प्रतिरोधी होते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी के तरीके

जैव प्रौद्योगिकी में 2 विधियाँ हैं: 1) चयन; 2) जेनेटिक इंजीनियरिंग. अत्यधिक सक्रिय उत्पाद प्राप्त करने के लिए चयन विधियों का उपयोग किया जाता है। चयन की सहायता से, सूक्ष्मजीवों के औद्योगिक उपभेद प्राप्त किए गए हैं, जिनकी सिंथेटिक गतिविधि मूल उपभेदों की गतिविधि से दसियों और सैकड़ों गुना अधिक है।

चयन

चयन -उत्परिवर्ती का निर्देशित चयन (जीव जिनकी आनुवंशिकता में अचानक परिवर्तन आया है)। चयन का सामान्य तरीका उत्पादकों के सरल चयन से उनके जीनोम के सचेत निर्माण तक संक्रमण है। प्रत्येक चरण में, सूक्ष्मजीवों की आबादी में से सबसे अधिक प्रभावी क्लोनों का चयन किया जाता है। इस प्रकार, लंबे समय तक, बीयर, वाइन, बेकर, एसिटिक यीस्ट, प्रोपियोनिक एसिड बैक्टीरिया आदि के उपभेदों का चयन किया गया। चरणबद्ध चयन का उपयोग किया जाता है: प्रत्येक चरण में, सूक्ष्मजीवों की आबादी से सबसे अत्यधिक प्रभावी क्लोन का चयन किया जाता है . सहज उत्परिवर्तन के आधार पर चयन पद्धति की सीमा उनकी कम आवृत्ति से जुड़ी है, जो प्रक्रिया की गहनता को बहुत जटिल बनाती है। डीएनए संरचना में परिवर्तन दुर्लभ हैं। उत्परिवर्तन होने के लिए एक जीन को औसतन 10 6 -10 8 बार दोगुना होना चाहिए। निरंतर मोड में खेती के दौरान सबसे अधिक उत्पादक उत्परिवर्ती के चयन का एक उदाहरण इथेनॉल, एक खमीर अपशिष्ट उत्पाद के प्रतिरोध के आधार पर खमीर का चयन है। प्रेरित उत्परिवर्तन से चयन में महत्वपूर्ण तेजी आती है - जीनोम को कृत्रिम क्षति के साथ जैविक वस्तु में उत्परिवर्तन की आवृत्ति में तेज वृद्धि। पराबैंगनी, एक्स-रे या वाई-विकिरण, कुछ रासायनिक यौगिक जो डीएनए की प्राथमिक संरचना में परिवर्तन का कारण बनते हैं, उनका उत्परिवर्तजन प्रभाव होता है। सबसे प्रसिद्ध और प्रयुक्त उत्परिवर्तनों में नाइट्रस एसिड, अल्काइलेटिंग एजेंट आदि शामिल हैं।

गहन जांच करें (स्क्रीनिंग)प्राप्त क्लोन. सबसे अधिक उत्पादक क्लोनों का चयन करने के बाद, उसी या किसी अन्य उत्परिवर्तजन के साथ उपचार दोहराया जाता है, सबसे अधिक उत्पादक संस्करण को फिर से चुना जाता है, आदि। हम रुचि के आधार पर चरणबद्ध चयन के बारे में बात कर रहे हैं।

श्रम तीव्रता प्रेरित उत्परिवर्तन और उसके बाद के चरणबद्ध चयन की विधि का मुख्य नुकसान है। विधि का नुकसान उत्परिवर्तन की प्रकृति के बारे में जानकारी की कमी भी है, शोधकर्ता अंतिम परिणाम के अनुसार चयन करता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग

जेनेटिक इंजीनियरिंग कृत्रिम रूप से निर्मित आनुवंशिक कार्यक्रमों की शुरूआत के परिणामस्वरूप जैविक वस्तुओं का एक निर्देशित संशोधन है। जेनेटिक इंजीनियरिंग के स्तर:

1)आनुवंशिक- व्यक्तिगत जीन सहित पुनः संयोजक डीएनए का प्रत्यक्ष हेरफेर;

2)गुणसूत्र- जीन या व्यक्तिगत गुणसूत्रों के समूहों के साथ हेरफेर;

3)जीनोमिक(सेलुलर) - सभी या अधिकांश आनुवंशिक सामग्री का एक कोशिका से दूसरी कोशिका में स्थानांतरण (सेलुलर इंजीनियरिंग)। आधुनिक अर्थों में, जेनेटिक इंजीनियरिंग में पुनः संयोजक डीएनए तकनीक शामिल है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में कार्य में 4 चरण शामिल हैं: 1) वांछित जीन प्राप्त करना; 2) इसे प्रतिकृति करने में सक्षम वेक्टर में एम्बेड करना; 3) शरीर में एक वेक्टर का उपयोग करके एक जीन का परिचय; 4) उन कोशिकाओं का पोषण और चयन जिन्होंने वांछित जीन प्राप्त कर लिया है।

उच्च पौधों की जेनेटिक इंजीनियरिंग कोशिकीय, ऊतक और जीव स्तर पर की जाती है।

सेल इंजीनियरिंग का आधार दैहिक कोशिकाओं का संकरण है - गैर-सेक्स कोशिकाओं का संलयन एक संपूर्ण बनाने के लिए। कोशिका संलयन पूर्ण हो सकता है या उनके व्यक्तिगत भागों (माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट, आदि) की शुरूआत के साथ हो सकता है।

दैहिक संकरण आनुवंशिक रूप से दूर के जीवों को पार करने की अनुमति देता है। संलयन और प्रोटोप्लास्ट प्राप्त करने से पहले पादप, कवक और जीवाणु कोशिकाओं को कोशिका भित्ति से मुक्त किया जाता है। फिर, बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्लियों को एक वैकल्पिक विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विध्रुवित किया जाता है, Ca + धनायनों का उपयोग किया जाता है। कोशिका भित्ति एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के अधीन होती है।

आत्मनिरीक्षण के लिए प्रश्न

1. जैव प्रौद्योगिकी का उद्देश्य क्या है?

2. कोशिका संरचना के प्रकार क्या हैं?

3. संस्कृति विकास के चरण क्या हैं?

4. चयन एवं जेनेटिक इंजीनियरिंग क्या है?

4 जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया की मुख्य कड़ी एक जैविक वस्तु है जो फीडस्टॉक में एक निश्चित संशोधन करने और एक या अन्य आवश्यक उत्पाद बनाने में सक्षम है। सूक्ष्मजीवों, जानवरों और पौधों, ट्रांसजेनिक जानवरों और पौधों, कवक, साथ ही कोशिकाओं और व्यक्तिगत एंजाइमों की बहुघटक एंजाइम प्रणाली जैव प्रौद्योगिकी की ऐसी वस्तुओं के रूप में काम कर सकती हैं। अधिकांश आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी उद्योगों का आधार माइक्रोबियल संश्लेषण है, यानी सूक्ष्मजीवों की मदद से विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का संश्लेषण। दुर्भाग्य से, पौधे और पशु मूल की वस्तुओं को, कई कारणों से, अभी तक इतना व्यापक अनुप्रयोग नहीं मिला है। इसलिए, भविष्य में सूक्ष्मजीवों को जैव प्रौद्योगिकी की मुख्य वस्तु मानना ​​उचित है।

1 सूक्ष्मजीव - जैव प्रौद्योगिकी की मुख्य वस्तुएं वर्तमान में, 100 हजार से अधिक विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मजीव ज्ञात हैं। ये मुख्य रूप से बैक्टीरिया, एक्टिनोमाइसेट्स, सायनोबैक्टीरिया हैं। सूक्ष्मजीवों की इतनी व्यापक विविधता के साथ, एक बहुत ही महत्वपूर्ण और अक्सर जटिल समस्या उस जीव का सही चुनाव है जो वांछित उत्पाद प्रदान करने में सक्षम है, अर्थात। औद्योगिक उद्देश्यों की पूर्ति करें। 5

कई जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाएं सीमित संख्या में सूक्ष्मजीवों का उपयोग करती हैं जिन्हें जीआरएएस ("आम तौर पर सुरक्षित माना जाता है") के रूप में वर्गीकृत किया गया है। ऐसे सूक्ष्मजीवों में बैक्टीरिया बैसिलस सबटिलिस, बैसिलस एमाइलोलिकफेशियन्स, अन्य प्रकार के बेसिली और लैक्टोबैसिली, स्ट्रेप्टोमाइसेस प्रजातियां शामिल हैं। इसमें एस्परगिलस, पेनिसिलियम, म्यूकर, राइजोपस, यीस्ट सैक्रोमाइसेस आदि कवक की प्रजातियां भी शामिल हैं। जीआरएएस-सूक्ष्मजीव गैर-रोगजनक, गैर विषैले होते हैं और आम तौर पर एंटीबायोटिक नहीं बनाते हैं, इसलिए, एक नई जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया विकसित करते समय, किसी को इस पर ध्यान देना चाहिए ये सूक्ष्मजीव जैव प्रौद्योगिकी की मूल वस्तु हैं। 6

माइक्रोबायोलॉजी उद्योग वर्तमान में हजारों माइक्रोबियल उपभेदों का उपयोग करता है जिन्हें शुरू में उनके लाभकारी गुणों के आधार पर प्राकृतिक स्रोतों से अलग किया गया था और फिर विभिन्न तरीकों का उपयोग करके सुधार किया गया था। उत्पादन के विस्तार और उत्पादों की श्रृंखला के संबंध में, रोगाणुओं की दुनिया के अधिक से अधिक प्रतिनिधि सूक्ष्मजैविक उद्योग में शामिल हो रहे हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि निकट भविष्य में, उनमें से किसी का भी ई. कोली और बीएसी के समान अध्ययन नहीं किया जाएगा। सबटिलिस. इसका कारण इस प्रकार के शोध की अत्यधिक श्रमसाध्यता और उच्च लागत है। 7

नतीजतन, एक अनुसंधान रणनीति और रणनीति विकसित करने की समस्या उत्पन्न होती है जो श्रम के उचित व्यय के साथ, जैव प्रौद्योगिकी में उपयोग के लिए उपयुक्त औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादक उपभेदों के निर्माण में सबसे मूल्यवान नए सूक्ष्मजीवों की क्षमता से निकालना संभव बनाती है। प्रक्रियाएँ। शास्त्रीय दृष्टिकोण वांछित सूक्ष्मजीव को प्राकृतिक परिस्थितियों से अलग करना है। सामग्री के नमूने प्रस्तावित निर्माता के प्राकृतिक आवासों से लिए जाते हैं (सामग्री के नमूने लिए जाते हैं) और एक चयनात्मक माध्यम में टीका लगाया जाता है जो रुचि के सूक्ष्मजीवों के प्रमुख विकास को सुनिश्चित करता है, अर्थात। तथाकथित भंडारण संस्कृतियाँ प्राप्त की जाती हैं। 8

अगला कदम पृथक सूक्ष्मजीवों के आगे के अध्ययन के साथ एक शुद्ध संस्कृति को अलग करना है और, यदि आवश्यक हो, तो इसकी उत्पादक क्षमता का अनुमानित निर्धारण करना है। उत्पादक सूक्ष्मजीवों का चयन करने का एक और तरीका है - यह अच्छी तरह से अध्ययन किए गए और पूरी तरह से विशेषता वाले सूक्ष्मजीवों के उपलब्ध संग्रह से वांछित प्रजातियों का चयन है। यह, निश्चित रूप से, कई श्रम-गहन कार्यों को करने की आवश्यकता को समाप्त करता है। 9

जैव प्रौद्योगिकी वस्तु को चुनने का मुख्य मानदंड लक्ष्य उत्पाद को संश्लेषित करने की क्षमता है। हालाँकि, इसके अलावा, प्रक्रिया की तकनीक में अतिरिक्त आवश्यकताएं शामिल हो सकती हैं, जो कभी-कभी बहुत, बहुत महत्वपूर्ण होती हैं, निर्णायक नहीं। सामान्य शब्दों में, सूक्ष्मजीवों की उच्च वृद्धि दर होनी चाहिए, उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए आवश्यक सस्ते सब्सट्रेट्स का उपयोग करना चाहिए, विदेशी माइक्रोफ्लोरा में निवासी होना चाहिए, यानी अत्यधिक प्रतिस्पर्धी होना चाहिए। उपरोक्त सभी लक्ष्य उत्पाद के उत्पादन की लागत में उल्लेखनीय कमी प्रदान करते हैं। 10

जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुओं के रूप में सूक्ष्मजीवों की भूमिका को साबित करने वाले कुछ उदाहरण यहां दिए गए हैं: 1. एककोशिकीय जीव, एक नियम के रूप में, उच्च जीवों की तुलना में विकास की उच्च दर और सिंथेटिक प्रक्रियाओं की विशेषता रखते हैं। हालाँकि, यह सभी सूक्ष्मजीवों के लिए मामला नहीं है। उनमें से कुछ बहुत धीरे-धीरे बढ़ते हैं, लेकिन वे एक निश्चित रुचि रखते हैं, क्योंकि वे विभिन्न बहुत मूल्यवान पदार्थों का उत्पादन करने में सक्षम हैं। ग्यारह

2. जैव प्रौद्योगिकी विकास की वस्तुओं के रूप में प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों द्वारा विशेष ध्यान दिया जाता है जो अपने जीवन में सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। उनमें से कुछ (साइनोबैक्टीरिया और प्रकाश संश्लेषक यूकेरियोट्स) CO2 को कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं, और साइनोबैक्टीरिया के कुछ प्रतिनिधि, उपरोक्त सभी के अलावा, वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करने की क्षमता रखते हैं (यानी, वे पोषक तत्वों की अत्यधिक मांग नहीं करते हैं)। प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीव अमोनिया, हाइड्रोजन, प्रोटीन और कई कार्बनिक यौगिकों के उत्पादक के रूप में आशाजनक हैं। हालाँकि, उनके आनुवंशिक संगठन और जीवन के आणविक जैविक तंत्र के बारे में सीमित मौलिक ज्ञान के कारण, निकट भविष्य में उनके उपयोग में प्रगति की उम्मीद नहीं की जानी चाहिए। 12

3. डिग्री सेल्सियस पर बढ़ने वाले थर्मोफिलिक सूक्ष्मजीवों जैसी जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुओं पर कुछ ध्यान दिया जाता है। उनकी यह संपत्ति अपेक्षाकृत गैर-बाँझ खेती के दौरान विदेशी माइक्रोफ्लोरा के विकास के लिए लगभग एक दुर्गम बाधा है, अर्थात। प्रदूषण के विरुद्ध एक विश्वसनीय सुरक्षा है। थर्मोफाइल्स में अल्कोहल, अमीनो एसिड, एंजाइम और आणविक हाइड्रोजन के उत्पादक पाए गए हैं। इसके अलावा, उनकी वृद्धि दर और चयापचय गतिविधि मेसोफाइल की तुलना में 1.5-2 गुना अधिक है। थर्मोफाइल्स द्वारा संश्लेषित एंजाइमों को गर्मी, कुछ ऑक्सीकरण एजेंटों, डिटर्जेंट, कार्बनिक सॉल्वैंट्स और अन्य प्रतिकूल कारकों के प्रति बढ़ते प्रतिरोध की विशेषता होती है। वहीं, सामान्य तापमान पर ये ज्यादा सक्रिय नहीं होते हैं। 13

इस प्रकार, 20 डिग्री सेल्सियस पर थर्मोफिलिक सूक्ष्मजीवों के प्रतिनिधियों में से एक के प्रोटीज 75 डिग्री सेल्सियस की तुलना में 100 गुना कम सक्रिय हैं। उत्तरार्द्ध कुछ औद्योगिक उत्पादनों के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण संपत्ति है। उदाहरण के लिए, थर्मोफिलिक जीवाणु थर्मस एक्वाटिकस के टैग पोलीमरेज़ एंजाइम को आनुवंशिक इंजीनियरिंग में व्यापक अनुप्रयोग मिला है। हम पहले ही इन जीवों की एक और बहुत ही आवश्यक संपत्ति का उल्लेख कर चुके हैं, वह यह है कि जब उनकी खेती की जाती है, तो जिस वातावरण में वे रहते हैं उसका तापमान उस वातावरण के तापमान से काफी अधिक हो जाता है। यह उच्च तापमान अंतर तेज़ और कुशल ताप विनिमय सुनिश्चित करता है, जो भारी शीतलन उपकरणों के बिना जैविक रिएक्टरों के उपयोग की अनुमति देता है। और बाद वाला, बदले में, मिश्रण, वातन, डिफोमिंग की सुविधा देता है, जो एक साथ प्रक्रिया की लागत को काफी कम कर देता है। 14

2 सूक्ष्मजीवों का अलगाव और चयन सबसे मूल्यवान और सक्रिय उत्पादकों को बनाने की प्रक्रिया में एक अभिन्न अंग है, अर्थात। जैव प्रौद्योगिकी में वस्तुओं का चयन करते समय, उनका चयन होता है। चयन का मुख्य तरीका वांछित उत्पादक के चयन के प्रत्येक चरण में जीनोम का सचेत निर्माण है। चयन योग्य जीवों के जीनोम को बदलने के लिए प्रभावी तरीकों की कमी के कारण इस स्थिति को हमेशा महसूस नहीं किया जा सका। माइक्रोबियल प्रौद्योगिकियों के विकास में वांछित उपयोगी लक्षणों की विशेषता वाले स्वचालित रूप से उत्पन्न होने वाले परिवर्तित वेरिएंट के चयन के आधार पर विधियों द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई गई है। 15

ऐसी विधियों के साथ, आमतौर पर चरणबद्ध चयन का उपयोग किया जाता है: चयन के प्रत्येक चरण में, सूक्ष्मजीवों की आबादी से सबसे सक्रिय वेरिएंट (सहज उत्परिवर्ती) का चयन किया जाता है, जिसमें से अगले चरण में नए, अधिक प्रभावी उपभेदों का चयन किया जाता है, और इसी तरह। इस पद्धति की स्पष्ट सीमा के बावजूद, जिसमें म्यूटेंट की घटना की कम आवृत्ति शामिल है, इसकी संभावनाओं को पूरी तरह से समाप्त मानना ​​जल्दबाजी होगी। 16

प्रेरित उत्परिवर्तन की विधि का उपयोग करने पर सबसे प्रभावी उत्पादकों की चयन प्रक्रिया में काफी तेजी आती है। उत्परिवर्ती प्रभावों के रूप में, यूवी, एक्स-रे और गामा विकिरण, कुछ रसायनों आदि का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, यह तकनीक भी कमियों के बिना नहीं है, जिनमें से मुख्य इसकी श्रमसाध्यता और परिवर्तनों की प्रकृति के बारे में जानकारी की कमी है, क्योंकि प्रयोगकर्ता अंतिम परिणाम के अनुसार चयन करता है। 17

उदाहरण के लिए, भारी धातु आयनों के प्रति शरीर का प्रतिरोध बैक्टीरिया कोशिका द्वारा इन धनायनों के अवशोषण को दबाने, कोशिका से धनायनों को हटाने की प्रक्रिया को सक्रिय करने, या निरोधात्मक प्रभाव के अधीन सिस्टम (सिस्टमों) को पुनर्व्यवस्थित करने से जुड़ा हो सकता है। कोशिका में धनायन का. स्वाभाविक रूप से, स्थिरता बढ़ाने के तंत्र का ज्ञान कम समय में अंतिम परिणाम प्राप्त करने के लिए एक निर्देशित कार्रवाई करना संभव बना देगा, साथ ही उन विकल्पों का चयन करना संभव होगा जो विशिष्ट उत्पादन स्थितियों के लिए बेहतर अनुकूल हैं। शास्त्रीय प्रजनन के तरीकों के साथ संयोजन में इन दृष्टिकोणों का उपयोग सूक्ष्मजीव-उत्पादकों के आधुनिक प्रजनन का सार है। 18

उदाहरण के लिए, भारी धातु आयनों के प्रति शरीर का प्रतिरोध बैक्टीरिया कोशिका द्वारा इन धनायनों के अवशोषण को दबाने, कोशिका से धनायनों को हटाने की प्रक्रिया को सक्रिय करने, या निरोधात्मक प्रभाव के अधीन सिस्टम (सिस्टमों) को पुनर्व्यवस्थित करने से जुड़ा हो सकता है। कोशिका में धनायन का. स्वाभाविक रूप से, स्थिरता बढ़ाने के तंत्र का ज्ञान कम समय में अंतिम परिणाम प्राप्त करने के लिए एक निर्देशित कार्रवाई करना संभव बना देगा, साथ ही उन विकल्पों का चयन करना संभव होगा जो विशिष्ट उत्पादन स्थितियों के लिए बेहतर अनुकूल हैं। शास्त्रीय प्रजनन के तरीकों के साथ संयोजन में इन दृष्टिकोणों का उपयोग सूक्ष्मजीव-उत्पादकों के आधुनिक प्रजनन का सार है। 19

परीक्षा टिकट क्रमांक 1

जैव प्रौद्योगिकी वस्तुएं और उनके स्तर

जैव प्रौद्योगिकी का अर्थ है किसी भी प्रकार की तकनीक जिसमें जैविक प्रणालियों, जीवित जीवों या उनके व्युत्पन्नों का उपयोग उनके विशिष्ट उपयोग के लिए उत्पादों या प्रक्रियाओं को बनाने या संशोधित करने के लिए किया जाता है। जैव प्रौद्योगिकी संसाधन जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले जैविक संसाधन हैं।

उत्पादन के लिए वस्तुओं को कुछ आवश्यकताओं को पूरा करना होगा: - सस्ते पोषक तत्व मीडिया पर बढ़ने की क्षमता; - उच्च विकास दर और लक्ष्य उत्पाद का गठन; - उप-उत्पादों का न्यूनतम गठन; - उत्पादक की स्थिरता और उत्पादन गुणों का अनुपात; - हानिरहितता मानव और पर्यावरण के लिए उत्पादक और लक्षित उत्पाद का। किसी जैविक वस्तु का एक महत्वपूर्ण गुण संक्रमण का प्रतिरोध है, जो बाँझपन और फ़ेज़ प्रतिरोध को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। बायोऑब्जेक्ट के कार्यों में लक्ष्य उत्पाद का संपूर्ण जैवसंश्लेषण शामिल होता है, जिसमें क्रमिक एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला या केवल एक एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया का उत्प्रेरण शामिल होता है, जो लक्ष्य उत्पाद प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण महत्व रखता है।

जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुएं बहुत विविध हैं और उनकी सीमा संगठित भागों (वायरस) से लेकर मनुष्यों तक फैली हुई है। एक जैव वस्तु जो लक्ष्य उत्पाद का संपूर्ण जैवसंश्लेषण करती है, उसे निर्माता कहा जाता है।

बी) बैक्टीरिया और सायनोबैक्टीरिया;

घ) शैवाल;

ई) प्रोटोजोआ;

छ) पौधे - निचले (अनाबेना-एज़ोला) और ऊंचे - डकवीड।

इस मामले में, जैविक वस्तुएँ अणु (एंजाइम, इम्युनोमोड्यूलेटर, न्यूक्लियोसाइड, ऑलिगो- और पॉलीपेप्टाइड्स, आदि), संगठित भाग (वायरस, फेज), एककोशिकीय (बैक्टीरिया, खमीर) और बहुकोशिकीय व्यक्ति (फिलामेंटस उच्च कवक, पौधे के ऊतक) हो सकते हैं। मोनोलेयर संस्कृतियाँ)। स्तनधारी कोशिकाएँ), पौधों और जानवरों के संपूर्ण जीव। लेकिन जब एक जैव अणु का उपयोग जैव प्रौद्योगिकी की वस्तु के रूप में किया जाता है, तब भी इसका प्रारंभिक जैवसंश्लेषण ज्यादातर मामलों में संबंधित कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। इसलिए, यह तर्क दिया जा सकता है कि जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुएं या तो रोगाणुओं से संबंधित हैं या पौधे और पशु जीवों से।

जीवों की कोशिकाओं की क्षमताएँ क्या हैं?

कोशिका एक प्राथमिक जैविक प्रणाली है जो स्व-नवीकरण, स्व-प्रजनन और विकास में सक्षम है। सेलुलर संरचनाएं पौधों और जानवरों की संरचना का आधार हैं। जीवों की संरचना चाहे कितनी भी विविध क्यों न लगे, वह समान संरचनाओं-कोशिकाओं पर आधारित होती है।
कोशिका में जीवित तंत्र के सभी गुण होते हैं:
पदार्थ और ऊर्जा का आदान-प्रदान करता है;
वृद्धि हो रही है;
पुनरुत्पादन करता है और इसकी विशेषताओं को प्राप्त करता है;
बाहरी संकेतों (उत्तेजना) पर प्रतिक्रिया करता है;
स्थानांतरित करने में सक्षम.
यह इन सभी गुणों से युक्त, संगठन का सबसे निचला स्तर है, जीवन की सबसे छोटी संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है। यह अलग-अलग भी रह सकता है: बहुकोशिकीय जीवों की पृथक कोशिकाएं पोषक माध्यम में जीवित रहती हैं और बढ़ती रहती हैं।

एक कोशिका में कार्य विभिन्न अंगों के बीच वितरित होते हैं, जैसे कोशिका नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया, आदि। सभी जीवित जीव, जैसे बहुकोशिकीय जानवर, पौधे और कवक, कई कोशिकाओं से बने होते हैं, या, कई प्रोटोजोआ और बैक्टीरिया की तरह, एककोशिकीय होते हैं। जीव. एककोशिकीय जीव- जीवित जीवों की एक अतिरिक्त-व्यवस्थित श्रेणी, जिसके शरीर में एक (बहुकोशिकीय के विपरीत) कोशिकाएँ होती हैं ( एककोशिकीयता). इसमें प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों शामिल हो सकते हैं। ऐसा माना जाता है कि पृथ्वी पर पहले जीवित जीव एककोशिकीय थे। उनमें से सबसे प्राचीन बैक्टीरिया और आर्किया हैं। बहुकोशिकीय जीव- जीवित जीवों की एक गैर-व्यवस्थित श्रेणी, जिसके शरीर में कई कोशिकाएँ होती हैं, जिनमें से अधिकांश (स्टेम कोशिकाओं को छोड़कर, उदाहरण के लिए, पौधों में कैम्बियम कोशिकाएँ) विभेदित होती हैं, अर्थात वे संरचना और कार्यों में भिन्न होती हैं। प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए बहुकोशिकताऔर उपनिवेशवाद. औपनिवेशिक जीवों में वास्तविक विभेदित कोशिकाओं का अभाव होता है, और इसलिए शरीर का ऊतकों में विभाजन होता है। आधुनिक कोशिका सिद्धांत में निम्नलिखित प्रावधान शामिल हैं:
1) कोशिका सभी जीवों की संरचना और विकास की एक इकाई है;
2) वन्यजीवों के विभिन्न साम्राज्यों के जीवों की कोशिकाएं संरचना, रासायनिक संरचना, चयापचय और महत्वपूर्ण गतिविधि की मुख्य अभिव्यक्तियों में समान हैं;
3) मातृ कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप नई कोशिकाएँ बनती हैं;
4) एक बहुकोशिकीय जीव में, कोशिकाएँ ऊतक बनाती हैं;
5) अंग ऊतकों से बने होते हैं।

कवक, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं की संरचना एक समान होती है। कोशिका में तीन मुख्य भाग होते हैं: केन्द्रक, साइटोप्लाज्म और प्लाज्मा झिल्ली। प्लाज्मा झिल्ली लिपिड और प्रोटीन से बनी होती है। यह कोशिका में पदार्थों के प्रवेश और कोशिका से उनकी रिहाई को सुनिश्चित करता है। पौधों, कवक और अधिकांश जीवाणुओं की कोशिकाओं में, प्लाज्मा झिल्ली के ऊपर एक कोशिका झिल्ली होती है। यह एक सुरक्षात्मक कार्य करता है और एक कंकाल की भूमिका निभाता है। पौधों में, कोशिका भित्ति सेल्युलोज से बनी होती है, जबकि कवक में, यह चिटिन जैसे पदार्थ से बनी होती है। पशु कोशिकाएं पॉलीसेकेराइड से ढकी होती हैं जो एक ही ऊतक की कोशिकाओं के बीच संपर्क प्रदान करती हैं।

परीक्षा टिकट-3

1. जैविक वस्तुओं के लिए आवश्यकताएँ? बायोऑब्जेक्ट- यह एक उत्पादक है जो वांछित उत्पाद को जैवसंश्लेषित करता है, या एक उत्प्रेरक, एक एंजाइम है जो इसकी अंतर्निहित प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।

जैविक वस्तुओं के लिए आवश्यकताएँ

जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए, जैविक वस्तुओं के महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं : शुद्धता, कोशिका प्रसार की दर और वायरल कणों का प्रजनन, जैव अणुओं या जैव प्रणालियों की गतिविधि और स्थिरता।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि जैव प्रौद्योगिकी की किसी चयनित जैविक वस्तु के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनाते समय, वही परिस्थितियाँ अनुकूल हो सकती हैं, उदाहरण के लिए, रोगाणुओं - संदूषकों या प्रदूषकों के लिए। दूषित माइक्रोफ़्लोरा के प्रतिनिधि वायरस, बैक्टीरिया और कवक हैं जो पौधों या जानवरों की कोशिकाओं की संस्कृतियों में पाए जाते हैं। इन मामलों में, रोगाणु-प्रदूषक जैव प्रौद्योगिकी में उत्पादन के कीट के रूप में कार्य करते हैं। जैव उत्प्रेरक के रूप में एंजाइमों का उपयोग करते समय, उन्हें पृथक या स्थिर अवस्था में साधारण सैप्रोफाइटिक (रोगजनक नहीं) माइक्रोफ्लोरा द्वारा विनाश से बचाना आवश्यक हो जाता है, जो सिस्टम की गैर-बाँझपन के कारण बाहर से जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया में प्रवेश कर सकता है।

जैविक वस्तुओं की सक्रिय अवस्था में गतिविधि और स्थिरता जैव प्रौद्योगिकी में दीर्घकालिक उपयोग के लिए उनकी उपयुक्तता के सबसे महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है।

इस प्रकार, जैविक वस्तु की व्यवस्थित स्थिति की परवाह किए बिना, व्यवहार में या तो प्राकृतिक संगठित कणों (फेज, वायरस) और प्राकृतिक आनुवंशिक जानकारी वाली कोशिकाओं, या कृत्रिम रूप से दी गई आनुवंशिक जानकारी वाली कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है, अर्थात, किसी भी मामले में, कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है। , चाहे वह सूक्ष्मजीव हो, पौधा हो, जानवर हो या व्यक्ति हो। उदाहरण के लिए, हम इस खतरनाक बीमारी के खिलाफ टीका बनाने के लिए बंदर की किडनी कोशिकाओं के कल्चर पर पोलियो वायरस प्राप्त करने की प्रक्रिया को नाम दे सकते हैं। यद्यपि हम यहां वायरस के संचय में रुचि रखते हैं, इसका प्रजनन पशु जीव की कोशिकाओं में होता है। एक अन्य उदाहरण स्थिर अवस्था में उपयोग किए जाने वाले एंजाइमों का है। एंजाइमों का स्रोत भी पृथक कोशिकाएं या ऊतकों के रूप में उनके विशेष संघ हैं, जिनसे आवश्यक जैव उत्प्रेरक पृथक किए जाते हैं।

जीन संसाधनों की सूची बनाएं?

जैविक संसाधन - जीव जो मछली पकड़ने की वस्तु हैं या हो सकते हैं; जीवमंडल के सभी जीवित पर्यावरण-निर्माण घटक (उत्पादक, उपभोक्ता, डीकंपोजर)। वे संपूर्ण नवीकरणीय प्राकृतिक संसाधनों की श्रेणी में आते हैं। पौधों के संसाधनों, वन्यजीव संसाधनों, शिकार, चराई आदि के बीच अंतर करें। आनुवंशिक संसाधनों को विशेष रूप से अलग किया जाता है, अर्थात, जीवित प्राणियों के आनुवंशिक कोड में निहित वंशानुगत आनुवंशिक जानकारी।

जैव प्रौद्योगिकी के विकास का आनुवंशिक संसाधनों के उपयोग से गहरा संबंध है। वे, एक नियम के रूप में, दुनिया के कुछ क्षेत्रों की एक अनूठी संपत्ति हैं, और कृषि, पशुपालन और चिकित्सा की सदियों पुरानी परंपराएं और राष्ट्रीय विशेषताएं अक्सर उनके उपयोग पर आधारित होती हैं।

आनुवंशिक संसाधन - वास्तविक या संभावित मूल्य की आनुवंशिक सामग्री।

बदले में, आनुवंशिक सामग्री को पौधे, पशु, सूक्ष्मजीव या अन्य मूल की किसी भी सामग्री के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें आनुवंशिकता की कार्यात्मक इकाइयाँ होती हैं।

जैविक संसाधन - आनुवंशिक संसाधन, जीव या उनके हिस्से, आबादी या पारिस्थितिक तंत्र के कोई अन्य जैविक घटक जिनकी मानवता के लिए वास्तविक या संभावित उपयोगिता या मूल्य है।

जैविक वस्तुओं के क्या कार्य हैं?

बायोऑब्जेक्ट्स जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया की मुख्य कड़ी हैं।

बायोऑब्जेक्ट - जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन का एक केंद्रीय और अपरिहार्य तत्व, जो इसकी विशिष्टता बनाता है।

एक जैविक वस्तु एक अभिन्न बहुकोशिकीय या एककोशिकीय जीव हो सकती है जिसने अपनी व्यवहार्यता बरकरार रखी है। वे एक बहुकोशिकीय जीव की पृथक कोशिकाएं हो सकती हैं, साथ ही कोशिकाओं से पृथक वायरस और मल्टीएंजाइम कॉम्प्लेक्स भी हो सकते हैं, जो एक निश्चित चयापचय प्रक्रिया में शामिल होते हैं। इसके अलावा, एक व्यक्तिगत पृथक एंजाइम एक बायोऑब्जेक्ट हो सकता है।

बायोऑब्जेक्ट फ़ंक्शन- लक्ष्य उत्पाद का पूर्ण जैवसंश्लेषण, जिसमें लगातार एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला या केवल एक एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया का उत्प्रेरण शामिल है, जो लक्ष्य उत्पाद प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण महत्व रखता है।

यह सिद्ध हो चुका है कि उत्पादन में एंजाइमों का उपयोग स्थिर रूप में होता है, अर्थात। अघुलनशील वाहक के साथ संबद्धता सबसे तर्कसंगत है, क्योंकि इस मामले में उनके एकाधिक उपयोग और दोहराए जाने वाले उत्पादन चक्रों का मानकीकरण सुनिश्चित किया जाता है।

बायोऑब्जेक्ट्स में मैक्रोमोलेक्यूल्स और सूक्ष्म और मैक्रोऑर्गेनिज्म दोनों शामिल हैं। एंजाइमों का उपयोग मैक्रोमोलेक्यूल्स के रूप में किया जाता है। उनका उपयोग सबसे तर्कसंगत है, क्योंकि इस मामले में उनका एकाधिक उपयोग और दोहराए जाने वाले व्युत्पन्न चक्रों का मानक चरित्र सुनिश्चित किया जाता है।

टीकों की तैयारी के लिए वायरस का उपयोग जैविक वस्तुओं के रूप में किया जाता है। आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया में प्रमुख स्थान यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स की माइक्रोबियल कोशिकाओं द्वारा कब्जा कर लिया गया है। वे दवाओं के रूप में उपयोग किए जाने वाले प्राथमिक मेटाबोलाइट्स के उत्पादक (एक बायोऑब्जेक्ट जो लक्ष्य उत्पाद का पूर्ण जैवसंश्लेषण करता है) हैं।

उच्च पौधे औषधियों का सबसे व्यापक स्रोत हैं। पौधों को जैविक वस्तुओं के रूप में उपयोग करते समय, मुख्य ध्यान कृत्रिम मीडिया में पौधों के ऊतकों की खेती पर केंद्रित होता है।

जैव प्रौद्योगिकी वस्तुएँ संगठन के विभिन्न स्तरों पर हैं:

ए) उपकोशिकीय संरचनाएं (वायरस, प्लास्मिड, माइटोकॉन्ड्रियल और क्लोरोप्लास्ट डीएनए, परमाणु डीएनए);

बी) बैक्टीरिया और सायनोबैक्टीरिया;

घ) शैवाल;

ई) प्रोटोजोआ;

च) पौधे और पशु कोशिका संवर्धन;

छ) पौधे - निचले (अनाबेना-एज़ोला) और ऊंचे - डकवीड।

DNA के प्रकार एवं कार्य?

न्यूक्लिक एसिड

अन्य रासायनिक पदार्थों में से, डीएनए को 1869 में एक अलग समूह में अलग कर दिया गया था। हालाँकि, डीएनए की संरचना और त्रि-आयामी संरचना को अंग्रेजी वैज्ञानिक एफ. क्रिक और अमेरिकी जे. वाटसन ने 1953 में ही समझ लिया था। उन्होंने एक डीएनए मॉडल बनाया था . यह एक डबल हेलिक्स है, जिसके दोनों धागे एक काल्पनिक धुरी के चारों ओर मुड़े हुए हैं।

डीएनए में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स की कई इकाइयाँ होती हैं, जिन्हें चार प्रकारों में विभाजित किया गया है। वे प्रत्येक विशिष्ट जीवित जीव की विशेषता वाले विशिष्ट अनुक्रम बनाते हैं। ये डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स तीन-घटक संरचनाएं हैं जिनमें एक हेटरोसाइक्लिक बेस (प्यूरीन - एडेनिन या गुआनिन, या पाइरीमिडीन - थाइमिन या साइटोसिन) होता है, जो बदले में डीऑक्सीराइबोज के साथ जुड़ता है।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में एक गुणसूत्र होता है, जिसमें डीएनए का दोहरा स्ट्रैंड शामिल होता है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में कई डीएनए अणु होते हैं जो प्रोटीन से जुड़े होते हैं और नाभिक के भीतर व्यवस्थित होते हैं। केन्द्रक दो-झिल्ली प्रणाली से घिरा होता है।

डीएनए का कार्यइस तथ्य में शामिल है कि यह आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करता है जिसका उपयोग प्रत्येक प्रकार के जीव के सभी प्रोटीन और सभी प्रकार के आरएनए की संरचना को एनकोड करने के लिए किया जाता है, घटकों के सेलुलर और ऊतक जैवसंश्लेषण को नियंत्रित करता है और प्रत्येक जीव की वैयक्तिकता सुनिश्चित करता है। कुछ वायरस डीएनए को अपनी आनुवंशिक सामग्री के रूप में भी उपयोग करते हैं। वायरल डीएनए बैक्टीरिया डीएनए से छोटा होता है।

डीएनए की संरचना.डीएनए में, प्राथमिक, माध्यमिक और तृतीयक संरचनाओं को अलग करना सशर्त रूप से संभव है।

डीएनए की प्राथमिक संरचना- यह पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड अवशेषों की व्यवस्था की मात्रा, गुणवत्ता और क्रम है।

डीएनए की द्वितीयक संरचना- डीएनए अणु में पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं के संगठन का प्रतिनिधित्व करता है। डीएनए अणु में दो पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं होती हैं जो एक दूसरे के विपरीत निर्देशित होती हैं और एक डबल हेलिक्स प्रकार बनाने के लिए हेलिकल अक्ष के चारों ओर दाएं हाथ की ओर निर्देशित होती हैं। इसका व्यास 3.4 एनएम की पहचान अवधि के साथ 1.8-2.0 एनएम है।

हेलिक्स में कार्बोहाइड्रेट-फॉस्फेट समूह बाहर (चीनी-फॉस्फेट बेस) पर स्थित होते हैं, और नाइट्रोजनस बेस अंदर की तरफ होते हैं। दो श्रृंखलाओं के नाइट्रोजनस आधार पूरकता के सिद्धांत के अनुसार हाइड्रोजन बांड द्वारा जुड़े हुए हैं: एडेनिन थाइमिन के साथ एक दोहरा बंधन बनाता है, और ग्वानिन, बदले में, साइटोसिन के साथ तीन बंधन बनाता है। डबल हेलिक्स अधिकांश डीएनए अणुओं के लिए एक विशिष्ट संरचना है। कुछ वायरस में एकल-फंसे डीएनए के साथ-साथ डीएनए के गोलाकार रूप - प्लास्मिड भी होते हैं।

डीएनए की तृतीयक संरचना- यह डीएनए अणु के पेचदार और सुपरकोइल्ड रूपों का अंतरिक्ष में गठन है। डीएनए (प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स) की तृतीयक संरचना कुछ विशेषताओं में भिन्न होती है जो कोशिकाओं की संरचना और कार्य से जुड़ी होती हैं। यूकेरियोटिक डीएनए की तृतीयक संरचना अणु के एकाधिक सुपरकोलिंग के कारण बनती है और प्रोटीन के साथ डीएनए कॉम्प्लेक्स के रूप में साकार होती है।

परीक्षा टिकट क्रमांक 5_____

जैविक वस्तुओं का वर्गीकरण

बड़े अणुओं

सभी वर्गों के एंजाइम (अक्सर हाइड्रॉलेज़ और ट्रांसफ़रेज़); शामिल एक स्थिर रूप में (वाहक से जुड़ा हुआ) दोहराए जाने वाले उत्पादन चक्रों का एकाधिक उपयोग और मानकीकरण प्रदान करना;

डीएनए और आरएनए - एक पृथक रूप में, विदेशी कोशिकाओं के हिस्से के रूप में।

सूक्ष्मजीवों

वायरस (क्षीण रोगजनकता के साथ टीकों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है);

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाएं प्राथमिक मेटाबोलाइट्स के उत्पादक हैं: अमीनो एसिड, नाइट्रोजनस बेस, कोएंजाइम, मोनो- और डिसैकराइड, प्रतिस्थापन चिकित्सा के लिए एंजाइम, आदि); -द्वितीयक मेटाबोलाइट्स के उत्पादक: एंटीबायोटिक्स, एल्कलॉइड, स्टेरॉयड हार्मोन, आदि;

नॉर्मोफ़्लोरा - डिस्बैक्टीरियोसिस की रोकथाम और उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ प्रकार के सूक्ष्मजीवों का बायोमास;

संक्रामक रोगों के रोगजनक - टीकों के उत्पादन के लिए एंटीजन के स्रोत;

ट्रांसजेनिक एम/ओ या कोशिकाएं - मनुष्यों के लिए प्रजाति-विशिष्ट प्रोटीन हार्मोन के उत्पादक, गैर-विशिष्ट प्रतिरक्षा के प्रोटीन कारक, आदि।

मैक्रोऑर्गेनिज्म

उच्च पौधे जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ प्राप्त करने के लिए कच्चे माल हैं;

पशु - स्तनधारी, पक्षी, सरीसृप, उभयचर, आर्थ्रोपोड, मछली, मोलस्क, मनुष्य;

ट्रांसजेनिक जीव.

आरएनए के प्रकार और कार्य?

बीसवीं सदी के उत्तरार्ध में सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक न्यूक्लिक एसिड आरएनए और डीएनए थी, जिसकी बदौलत मनुष्य प्रकृति के रहस्यों को जानने के करीब आया।

न्यूक्लिक एसिडउच्च आणविक भार गुणों वाले कार्बनिक यौगिक हैं। इनमें हाइड्रोजन, कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस शामिल हैं।

यह एक एकल पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला है (वायरस को छोड़कर), जो डीएनए की तुलना में बहुत छोटी है। एक आरएनए मोनोमर निम्नलिखित पदार्थों का अवशेष है: नाइट्रोजन आधार; पांच-कार्बन मोनोसैकेराइड; फॉस्फोरस अम्ल. आरएनए में पाइरीमिडीन (यूरैसिल और साइटोसिन) और प्यूरीन (एडेनिन, गुआनिन) आधार होते हैं। राइबोज़ आरएनए न्यूक्लियोटाइड का मोनोसैकेराइड है।

आरएनए कोशिका की खोज सबसे पहले जर्मनी के एक जैव रसायनज्ञ आर. ऑल्टमैन ने खमीर कोशिकाओं का अध्ययन करते समय की थी। बीसवीं सदी के मध्य में आनुवंशिकी में डीएनए की भूमिका सिद्ध हो गई थी। तभी आरएनए प्रकार और कार्यों का वर्णन किया गया था।

आरएनए के प्रकार के आधार पर इसके कार्य भी भिन्न-भिन्न होते हैं। ये कई प्रकार के होते हैं:

1) मैसेंजर आरएनए (आई-आरएनए)।इस बायोपॉलिमर को कभी-कभी मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) भी कहा जाता है। इस प्रकार का आरएनए कोशिका के केंद्रक और साइटोप्लाज्म दोनों में स्थित होता है। मुख्य उद्देश्य डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड से राइबोसोम तक प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी का हस्तांतरण है, जहां प्रोटीन अणु इकट्ठा होता है। आरएनए अणुओं की अपेक्षाकृत छोटी आबादी, सभी अणुओं के 1% से भी कम।

2) राइबोसोमल आरएनए (आर-आरएनए)।आरएनए का सबसे आम प्रकार (कोशिका में इस प्रकार के सभी अणुओं का लगभग 90%)। आर-आरएनए राइबोसोम में स्थित है और प्रोटीन अणुओं के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट है। अन्य प्रकार के आरएनए की तुलना में इसका आयाम सबसे बड़ा है। आणविक भार 1.5 मिलियन डाल्टन या उससे अधिक तक पहुँच सकता है।

3) स्थानांतरण आरएनए (टी-आरएनए)।यह मुख्यतः कोशिका के कोशिका द्रव्य में स्थित होता है। मुख्य उद्देश्य प्रोटीन संश्लेषण स्थल (राइबोसोम में) तक अमीनो एसिड के परिवहन (स्थानांतरण) का कार्यान्वयन है। स्थानांतरण आरएनए कोशिका में स्थित सभी आरएनए अणुओं का 10% तक बनाता है। अन्य आरएनए अणुओं (100 न्यूक्लियोटाइड तक) की तुलना में इसका आकार सबसे छोटा है।

4) माइनर (छोटा) आरएनए।ये आरएनए अणु होते हैं, अक्सर छोटे आणविक भार के साथ, कोशिका के विभिन्न भागों (झिल्ली, साइटोप्लाज्म, ऑर्गेनेल, नाभिक, आदि) में स्थित होते हैं। उनकी भूमिका पूरी तरह समझ में नहीं आती. यह सिद्ध हो चुका है कि वे राइबोसोमल आरएनए की परिपक्वता में मदद कर सकते हैं, कोशिका झिल्ली में प्रोटीन के स्थानांतरण में भाग ले सकते हैं, डीएनए अणुओं के पुनर्विकास को बढ़ावा दे सकते हैं, आदि।

5) राइबोजाइम।आरएनए का एक हाल ही में पहचाना गया प्रकार जो कोशिका की एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं में एक एंजाइम (उत्प्रेरक) के रूप में सक्रिय रूप से शामिल होता है।

6) वायरल आरएनए।किसी भी वायरस में केवल एक प्रकार का न्यूक्लिक एसिड हो सकता है: या तो डीएनए या आरएनए। तदनुसार, जिन वायरस की संरचना में एक आरएनए अणु होता है, उन्हें आरएनए-युक्त कहा जाता है। जब इस प्रकार का वायरस किसी कोशिका में प्रवेश करता है, तो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन (आरएनए पर आधारित नए डीएनए का निर्माण) की प्रक्रिया हो सकती है, और नवगठित वायरस डीएनए कोशिका जीनोम में एकीकृत होता है और रोगज़नक़ के अस्तित्व और प्रजनन को सुनिश्चित करता है। परिदृश्य का दूसरा प्रकार आने वाले वायरल आरएनए के मैट्रिक्स पर पूरक आरएनए का गठन है। इस मामले में, नए वायरल प्रोटीन का निर्माण, वायरस की महत्वपूर्ण गतिविधि और प्रजनन डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड की भागीदारी के बिना होता है, केवल वायरल आरएनए पर दर्ज आनुवंशिक जानकारी के आधार पर।

जीन के प्रकार एवं कार्य?

जीन, वर्गीकरण और जीन का संगठन
आनुवंशिकी आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता के पैटर्न का अध्ययन करती है जो सभी जीवित जीवों के लिए सार्वभौमिक हैं।
आनुवंशिकता की प्राथमिक असतत इकाइयाँ हैं जीन. जीन का प्रजनन और क्रिया सीधे मैट्रिक्स प्रक्रियाओं से संबंधित है। वर्तमान समय में जीन को वंशानुगत पदार्थ की कार्यप्रणाली की इकाई माना जाता है। किसी जीन का रासायनिक आधार डीएनए अणु होता है।
जीनों के वर्गीकरण के लिए कई दृष्टिकोण हैं, जिनमें से प्रत्येक ओटोजनी की प्रक्रिया में उनके कामकाज की विशेषताओं को दर्शाता है। वंशानुगत सामग्री के कार्य की इकाइयों के रूप में जीन को संरचनात्मक, नियामक और न्यूनाधिक जीन में विभाजित किया जाता है।
संरचनात्मक जीन में प्रोटीन (पॉलीपेप्टाइड्स) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (राइबोसोमल और ट्रांसपोर्ट) की संरचना के बारे में जानकारी होती है, जबकि आनुवंशिक जानकारी प्रतिलेखन और अनुवाद या केवल प्रतिलेखन की प्रक्रिया में महसूस की जाती है। मनुष्यों में लगभग 30,000 संरचनात्मक जीन हैं, लेकिन केवल एक उनमें से एक भाग व्यक्त किया गया है।
कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि कार्यशील जीनों के एक छोटे समूह द्वारा प्रदान की जाती है, उनमें से "घरेलू" जीन हैं - जीओएफ (सामान्य सेलुलर कार्यों के जीन) और "लक्जरी" जीन - जीएसपी (विशेष कार्यों के जीन)। जीओएफ सार्वभौमिक सेलुलर कार्यों के कार्यान्वयन के लिए प्रदान करते हैं जो सभी कोशिकाओं (हिस्टोन जीन, आर-आरएनए और टी-आरएनए जीन, आदि) की गतिविधि के लिए आवश्यक हैं। जीएसपी: 1- विशिष्ट कोशिकाओं में चुनिंदा रूप से व्यक्त किए जाते हैं, उनके फेनोटाइप (ग्लोबिन, इम्युनोग्लोबुलिन, आदि के जीन) का निर्धारण करते हैं; 2 - कुछ पर्यावरणीय परिस्थितियों में कार्य करते हैं और "अनुकूली प्रतिक्रिया" जीन का प्रतिनिधित्व करते हैं। जीओएफ या जीएसपी से संबंधित होना आरंभकर्ता की संरचना से निर्धारित होता है।
नियामक जीन (जीन - लैक्टोज ऑपेरॉन नियामक, टीएफएम जीन, आदि) कोशिका स्तर पर संरचनात्मक जीन की गतिविधि का समन्वय करते हैं, साथ ही जीव स्तर पर जीन के डीरेप्रेशन और दमन का भी समन्वय करते हैं। नियामक जीन के साथ, नियामक अनुक्रम (प्रमोटर, ऑपरेटर, टर्मिनेटर, एन्हांसर, साइलेंसर, प्रमोटर से पहले एक तत्व) भी होते हैं, जिनका कार्य विशिष्ट प्रोटीन के साथ बातचीत में प्रकट होता है।
मॉड्यूलेटर जीन संरचनात्मक जीन की क्रिया को बढ़ाते या कमजोर करते हैं, जिससे उनकी कार्यात्मक गतिविधि बदल जाती है।
प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में संरचनात्मक जीन अलग-अलग तरीके से व्यवस्थित होते हैं।
प्रोकैरियोट्स में, संरचनात्मक जीन स्वतंत्र जीन, प्रतिलेखन इकाइयों और ऑपेरॉन के रूप में व्यवस्थित होते हैं।
स्वतंत्र जीन में कोडन का एक निरंतर अनुक्रम होता है, वे लगातार व्यक्त होते हैं और प्रतिलेखन (लैक्टोज ऑपेरॉन रेगुलेटर जीन) के स्तर पर विनियमित नहीं होते हैं। ट्रांसक्रिप्शनल इकाइयाँ विभिन्न जीनों के समूह हैं जो कार्यात्मक रूप से एक साथ जुड़े और प्रतिलेखित होते हैं, जो बाद में समान मात्रा में संश्लेषित उत्पाद प्रदान करते हैं। आमतौर पर ये प्रोटीन या न्यूक्लिक एसिड के जीन होते हैं (ई. कोली में, एक ट्रांसक्रिप्टन में दो टी-आरएनए जीन, तीन आर-आरएनए जीन होते हैं)।
एक ऑपेरॉन संरचनात्मक जीनों का एक समूह है जो एक ऑपरेटर के नियंत्रण में एक के बाद दूसरे का अनुसरण करता है - डीएनए का एक निश्चित खंड।
संरचनात्मक जीन में एक सामान्य प्रमोटर, ऑपरेटर और टर्मिनेटर होता है, जो एक ही चयापचय चक्र में शामिल होते हैं, और समन्वित तरीके से विनियमित होते हैं।
यूकेरियोट्स में, संरचनात्मक जीन जिनका कार्य नियामक जीन से जुड़ा होता है, स्वतंत्र जीन, दोहराव वाले जीन और जीन समूहों के रूप में व्यवस्थित होते हैं।
स्वतंत्र जीन, एक नियम के रूप में, व्यक्तिगत रूप से स्थित होते हैं, उनका प्रतिलेखन अन्य जीनों के प्रतिलेखन से जुड़ा नहीं होता है। उनमें से कुछ की गतिविधि हार्मोन द्वारा नियंत्रित होती है।
दोहराव वाले जीन गुणसूत्र में एक जीन की पुनरावृत्ति (प्रतियों) के रूप में मौजूद होते हैं - हिस्टोन, टीआरएनए, आरआरएनए के लिए जीन। हिस्टोन जीन की पुनरावृत्ति का कारण बड़ी संख्या में हिस्टोन को संश्लेषित करने की आवश्यकता से निर्धारित होता है, जो नाभिक के मुख्य संरचनात्मक प्रोटीन हैं (हिस्टोन का कुल द्रव्यमान डीएनए के द्रव्यमान के बराबर है)।
जीन क्लस्टर संबंधित कार्यों वाले विभिन्न जीनों का एक समूह है, जो गुणसूत्रों के कुछ क्षेत्रों में स्थानीयकृत होता है। क्लस्टर में सक्रिय रूप से कार्य करने वाले जीन और स्यूडोजेन शामिल हैं (स्यूडोजेन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम कार्यात्मक रूप से सक्रिय जीन के अनुक्रम के समान हैं, लेकिन स्यूडोजेन व्यक्त नहीं होते हैं और प्रोटीन नहीं बनाते हैं। क्लस्टर अक्सर कुछ पूर्वज जीन से उत्पन्न जीन परिवार होते हैं।
एक उत्कृष्ट उदाहरण ए और बी समूहों में ग्लोबिन जीन है। हीमोग्लोबिन का प्रतिनिधित्व हीम और प्रोटीन टेट्रामर-ग्लोबिन द्वारा किया जाता है। ग्लोबिन टेट्रामर में दो समान श्रृंखलाएं और दो समान श्रृंखलाएं होती हैं। प्रत्येक ग्लोबिन श्रृंखला का अमीनो एसिड अनुक्रम उसके अपने जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है, जो क्रमशः ए या बी क्लस्टर का हिस्सा होता है। मनुष्यों में, A क्लस्टर गुणसूत्र 16 पर स्थित होता है, और B क्लस्टर गुणसूत्र 11 पर स्थित होता है (चित्र 20)। क्लस्टर बी 50 हजार बीपी डीएनए खंड पर कब्जा करता है और इसमें पांच कार्यात्मक रूप से सक्रिय जीन और एक स्यूडोजीन शामिल हैं: एक जीन (एप्सिलॉन); दो जीन (गामा); स्यूडोजेन (बीटा); जीन (डेल्टा) और जीन (बीटा)।
क्लस्टर ए अधिक सघन रूप से स्थित है और 28 हजार से अधिक बेस जोड़े के आकार के साथ डीएनए के विस्तार पर कब्जा करता है और इसमें एक सक्रिय जीन (जेटा), स्यूडोजेन (जेटा), स्यूडोजेन (अल्फा), और जीन (अल्फा) दो और (अल्फा) शामिल हैं। ) एक, समान प्रोटीन को एन्कोडिंग करना। ग्लोबिन जीन आंतरिक संरचना में मोज़ेक होते हैं।
दोहराए जाने वाले जीन और ग्लोबिन जीन के समूह मल्टीजीन परिवार से संबंधित हैं

परीक्षा टिकट क्रमांक 7_____

प्रोटीन उत्पादक

माइक्रोबियल बायोमास का उत्पादन सबसे बड़ा सूक्ष्मजीवविज्ञानी उत्पादन है। माइक्रोबियल बायोमास पालतू जानवरों, पक्षियों और मछलियों के लिए एक अच्छा प्रोटीन पूरक हो सकता है। माइक्रोबियल बायोमास का उत्पादन उन देशों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो बड़े पैमाने पर सोयाबीन की खेती नहीं करते हैं (सोयाबीन भोजन का उपयोग फ़ीड के लिए पारंपरिक प्रोटीन पूरक के रूप में किया जाता है)।

सूक्ष्मजीव चुनते समय, किसी दिए गए सब्सट्रेट पर विशिष्ट विकास दर और बायोमास उपज, इन-लाइन खेती के दौरान स्थिरता और कोशिका आकार को ध्यान में रखा जाता है। यीस्ट कोशिकाएं बैक्टीरिया से बड़ी होती हैं और सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा तरल से अधिक आसानी से अलग हो जाती हैं। बड़ी कोशिकाओं वाले यीस्ट पॉलीप्लॉइड म्यूटेंट को उगाया जा सकता है। वर्तमान में, सूक्ष्मजीवों के केवल दो समूह ज्ञात हैं जिनमें बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन के लिए आवश्यक गुण हैं: एन-अल्केन्स (सामान्य हाइड्रोकार्बन) पर जीनस कैंडिडा का खमीर और मेथनॉल पर बैक्टीरिया मिथाइलोफिलस मिथाइलोट्रोफस।

सूक्ष्मजीवों को अन्य पोषक माध्यमों पर भी उगाया जा सकता है: गैसों, तेल, कोयले से निकलने वाले अपशिष्ट, रसायन, भोजन, शराब और वोदका, और लकड़ी के उद्योगों पर। उनके उपयोग के आर्थिक लाभ स्पष्ट हैं। तो, सूक्ष्मजीवों द्वारा संसाधित एक किलोग्राम तेल एक किलोग्राम प्रोटीन देता है, और, कहें, एक किलोग्राम चीनी - केवल 500 ग्राम प्रोटीन देता है। यीस्ट प्रोटीन की अमीनो एसिड संरचना व्यावहारिक रूप से पारंपरिक कार्बोहाइड्रेट मीडिया पर उगाए गए सूक्ष्मजीवों से प्राप्त से भिन्न नहीं होती है। हाइड्रोकार्बन पर उगाए गए खमीर से तैयारियों के जैविक परीक्षण, जो हमारे देश और विदेश दोनों में किए गए, ने परीक्षण किए गए जानवरों के शरीर पर किसी भी हानिकारक प्रभाव की पूर्ण अनुपस्थिति का खुलासा किया। हज़ारों प्रयोगशालाओं और कृषि पशुओं की कई पीढ़ियों पर प्रयोग किए गए। असंसाधित खमीर में गैर-विशिष्ट लिपिड और अमीनो एसिड, बायोजेनिक एमाइन, पॉलीसेकेराइड और न्यूक्लिक एसिड होते हैं, और शरीर पर उनके प्रभाव को अभी भी कम समझा जाता है। इसलिए, प्रोटीन को रासायनिक रूप से शुद्ध रूप में खमीर से अलग करने का प्रस्ताव है। न्यूक्लिक एसिड से इसकी रिहाई भी पहले से ही सरल हो गई है।

सूक्ष्मजीवों के उपयोग पर आधारित आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं में, प्रोटीन उत्पादक खमीर, अन्य कवक, बैक्टीरिया और सूक्ष्म शैवाल हैं।

तकनीकी दृष्टिकोण से, उनमें से सबसे अच्छा खमीर है। उनका लाभ मुख्य रूप से "विनिर्माण क्षमता" में निहित है: उत्पादन परिस्थितियों में खमीर उगाना आसान है। उनकी विशेषता उच्च विकास दर, विदेशी माइक्रोफ्लोरा के प्रति प्रतिरोध, किसी भी खाद्य स्रोत को अवशोषित करने में सक्षम, आसानी से अलग होना और बीजाणुओं से हवा को प्रदूषित नहीं करना है। यीस्ट कोशिकाओं में 25% तक शुष्क पदार्थ होता है। यीस्ट बायोमास का सबसे मूल्यवान घटक प्रोटीन है, जो अमीनो एसिड संरचना के संदर्भ में अनाज के प्रोटीन से बेहतर है और दूध और मछली के भोजन के प्रोटीन से थोड़ा ही कम है। यीस्ट प्रोटीन का जैविक मूल्य आवश्यक अमीनो एसिड की एक महत्वपूर्ण मात्रा की उपस्थिति से निर्धारित होता है। विटामिन सामग्री के संदर्भ में, खमीर मछली के भोजन सहित सभी प्रोटीन फ़ीड से बेहतर है। इसके अलावा, खमीर कोशिकाओं में ट्रेस तत्व और वसा की एक महत्वपूर्ण मात्रा होती है, जिसमें असंतृप्त फैटी एसिड का प्रभुत्व होता है। गायों को चारा खमीर खिलाने से दूध की उपज और दूध में वसा की मात्रा बढ़ जाती है, और फर वाले जानवरों में फर की गुणवत्ता में सुधार होता है। दिलचस्प बात यह है कि ऐसे यीस्ट भी होते हैं जिनमें हाइड्रोलाइटिक एंजाइम होते हैं और जो प्रारंभिक हाइड्रोलिसिस के बिना पॉलीसेकेराइड पर बढ़ने में सक्षम होते हैं। ऐसे खमीर के उपयोग से पॉलीसेकेराइड युक्त कचरे के हाइड्रोलिसिस के महंगे कदम से बचा जा सकेगा। 100 से अधिक खमीर प्रजातियाँ कार्बन के एकमात्र स्रोत के रूप में स्टार्च पर अच्छी तरह से विकसित होने के लिए जानी जाती हैं। उनमें से, दो प्रजातियां विशेष रूप से सामने आती हैं, जो ग्लूकोमाइलेज और β-एमाइलेज दोनों बनाती हैं, उच्च आर्थिक गुणांक के साथ स्टार्च पर बढ़ती हैं और न केवल आत्मसात कर सकती हैं, बल्कि स्टार्च को किण्वित भी कर सकती हैं: श्वानियोमाइसेस ऑक्सीडेंटलिस और सैक्रोमाइकोप्सिस फाइबुलिगर। दोनों प्रजातियाँ स्टार्च युक्त अपशिष्ट पर प्रोटीन और एमाइलोलिटिक एंजाइमों के आशाजनक उत्पादक हैं। ऐसे यीस्ट की भी खोज की जा रही है जो देशी सेलूलोज़ को तोड़ सकें। सेल्युलस कई प्रजातियों में पाए गए हैं, उदाहरण के लिए, ट्राइकोस्पोरोन पुलुलान में, लेकिन इन एंजाइमों की गतिविधि कम है और ऐसे यीस्ट के औद्योगिक उपयोग के बारे में बात करने की कोई आवश्यकता नहीं है। जीनस क्लूवेरोमाइसेस का यीस्ट इनुलिन पर अच्छी तरह से बढ़ता है, जो जेरूसलम आटिचोक कंदों में मुख्य आरक्षित पदार्थ है, जो एक महत्वपूर्ण चारा फसल है जिसका उपयोग यीस्ट प्रोटीन प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है।

एंजाइम वर्गीकरण

एंजाइमों का वर्गीकरण उनकी क्रिया के तंत्र पर आधारित है और इसमें 6 वर्ग शामिल हैं।

जैव उत्प्रेरक के रूप में एंजाइमों में कई अद्वितीय गुण होते हैं, जैसे उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और कार्रवाई की चयनात्मकता। कुछ मामलों में, एंजाइमों में पूर्ण विशिष्टता होती है, जो केवल एक पदार्थ के परिवर्तन को उत्प्रेरित करते हैं। प्रत्येक एंजाइम का अपना इष्टतम pH होता है, जिस पर उसका उत्प्रेरक प्रभाव अधिकतम होता है। पीएच में तेज बदलाव के साथ, अपरिवर्तनीय विकृतीकरण के कारण एंजाइम निष्क्रिय हो जाते हैं। बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया का त्वरण भी कुछ सीमाओं तक सीमित होता है, क्योंकि पहले से ही 40-50 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, कई एंजाइम विकृत हो जाते हैं। किसी नई दवा की तकनीक विकसित करते समय एंजाइमों के इन गुणों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

चूँकि एंजाइम प्रोटीन प्रकृति के पदार्थ होते हैं, इसलिए अन्य प्रोटीन के साथ मिश्रण में उनकी मात्रा निर्धारित करना लगभग असंभव है। किसी तैयारी में एंजाइम की उपस्थिति केवल एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के दौरान ही स्थापित की जा सकती है। इस मामले में, एंजाइम की सामग्री को या तो गठित प्रतिक्रिया उत्पादों की मात्रा या उपभोग किए गए सब्सट्रेट की मात्रा निर्धारित करके निर्धारित किया जा सकता है। एंजाइम गतिविधि की एक इकाई को वह मात्रा माना जाता है जो दी गई मानक स्थितियों के तहत 1 मिनट में सब्सट्रेट के एक माइक्रोमोल के रूपांतरण को उत्प्रेरित करती है - गतिविधि की एक मानक इकाई।

औद्योगिक रूप से प्राप्त एंजाइमों का मुख्य भाग हाइड्रॉलिसिस होता है। इनमें शामिल हैं, सबसे पहले, एमाइलोलिटिक एंजाइम: α-एमाइलेज, β-एमाइलेज, ग्लूकोमाइलेज। इनका मुख्य कार्य स्टार्च एवं ग्लाइकोजन का जल अपघटन है। स्टार्च को डेक्सट्रिन में और फिर ग्लूकोज में हाइड्रोलाइज किया जाता है। इन एंजाइमों का उपयोग अल्कोहल उद्योग, बेकरी में किया जाता है।

प्रोटियोलिटिक एंजाइम पेप्टाइड हाइड्रॉलिसिस का एक वर्ग बनाते हैं। उनका कार्य प्रोटीन और पेप्टाइड्स में पेप्टाइड बांड के हाइड्रोलिसिस को तेज करना है। उनकी महत्वपूर्ण विशेषता प्रोटीन अणु में पेप्टाइड बांड पर कार्रवाई की चयनात्मक प्रकृति है। उदाहरण के लिए, पेप्सिन केवल सुगंधित अमीनो एसिड के साथ बंधन पर कार्य करता है, ट्रिप्सिन आर्जिनिन और लाइसिन के बीच के बंधन पर कार्य करता है। उद्योग में, प्रोटीयोलाइटिक एंजाइमों को एक विशिष्ट पीएच रेंज में सक्रिय होने की उनकी क्षमता के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है:

पीएच 1.5 - 3.7 - एसिड प्रोटीज़;

पीएच 6.5 - 7.5 - प्रोटीज़;

· पीएच > 8.0 - क्षारीय प्रोटीज़।

विभिन्न उद्योगों में प्रोटीज़ का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

मांस - मांस को नरम करने के लिए;

चमड़ा - त्वचा को मुलायम बनाना;

· फिल्म निर्माण - फिल्मों के पुनर्जनन के दौरान जिलेटिनस परत का विघटन;

इत्र - टूथपेस्ट, क्रीम, लोशन में योजक;

· डिटर्जेंट का निर्माण - प्रोटीनयुक्त प्रकृति के प्रदूषण को हटाने के लिए योजक;

दवा - सूजन प्रक्रियाओं, घनास्त्रता, आदि के उपचार में।

पेक्टोलिटिक एंजाइम आणविक भार को कम करते हैं और पेक्टिन पदार्थों की चिपचिपाहट को कम करते हैं। पेक्टिनेज को दो समूहों में विभाजित किया गया है - हाइड्रोलेज़ और ट्रांसलिमिनेज़। हाइड्रालेज़ मिथाइल अवशेषों को हटा देते हैं या ग्लाइकोसिडिक बांड को तोड़ देते हैं। ट्रांसेलिमिनेज दोहरे बंधन के निर्माण के साथ पेक्टिन पदार्थों के गैर-हाइड्रोलाइटिक दरार को तेज करता है। इनका उपयोग कपड़ा उद्योग में (प्रसंस्करण से पहले सन को भिगोना), वाइन बनाने में - वाइन के स्पष्टीकरण के साथ-साथ फलों के रस के संरक्षण में किया जाता है।

परीक्षा टिकट 8

1 सायनोबैक्टीरिया के सबसे आम प्रतिनिधि कौन से हैं? सायनोबैक्टीरिया, या नीला-हरा शैवाल (अव्य। साइनोबैक्टीरिया) बड़े ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया का एक व्यापक समूह है, जिसकी विशिष्ट विशेषता प्रकाश संश्लेषण करने की क्षमता है। सायनोबैक्टीरिया सबसे जटिल और विभेदित प्रोकैरियोट्स हैं। सायनोबैक्टीरिया समुद्रों और ताजे जल निकायों, मिट्टी के आवरण में आम हैं, सहजीवन (लाइकेन) में भाग ले सकते हैं। दुर्लभ प्रजातियाँ मनुष्यों के लिए विषैली और अवसरवादी हैं। नीले-हरे शैवाल मुख्य तत्व हैं जो पानी के "खिलने" का कारण बनते हैं, जिससे मछलियों की बड़े पैमाने पर मृत्यु होती है, जानवरों और लोगों को जहर मिलता है। कुछ प्रजातियों में गुणों का एक दुर्लभ संयोजन होता है: प्रकाश संश्लेषण की क्षमता और साथ ही वायुमंडलीय हवा से नाइट्रोजन को स्थिर करना।

सायनोबैक्टीरिया एककोशिकीय जीव हैं, कॉलोनी बना सकते हैं, फिलामेंटस रूप ज्ञात हैं। प्रजनन द्विआधारी विखंडन द्वारा किया जाता है, एकाधिक विखंडन संभव है। अनुकूल परिस्थितियों में जीवन चक्र 6-12 घंटे का होता है।

साइनोबैक्टीरिया दुनिया भर में विभिन्न प्रकार के पारिस्थितिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से वितरित हैं, जिसके लिए उन्हें विश्वव्यापी जीव कहा जाता है। इतना व्यापक वितरण सायनोबैक्टीरिया के जैविक गुणों से जुड़ा है - विशिष्ट चयापचय, तापमान, आर्द्रता, रोशनी, लवणता, पराबैंगनी और विकिरण जोखिम आदि जैसे पर्यावरणीय मापदंडों में परिवर्तन के लिए उच्च प्रतिरोध। साइनोबैक्टीरिया टुंड्रा में, बर्फ और बर्फ में, रेगिस्तान में, 80C तक तापमान वाले गर्म झरनों में, खारी झीलों और मिट्टी में रहते हैं।

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परीक्षा टिकट क्रमांक 11

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1. लाभकारी जीवाणु क्या कहलाते हैं? ऐसे जीवाणुओं के उदाहरण दीजिए?

लाभकारी जीवाणुओं को यूबैक्टीरिया कहा जाता है। एसिटिक एसिड बैक्टीरिया, जो जेनेरा ग्लूकोनोबैक्टर और एसिटोबैक्टर द्वारा दर्शाए जाते हैं, ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया हैं जो इथेनॉल को एसिटिक एसिड और एसिटिक एसिड को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित करते हैं। जीनस बैसिलस ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया से संबंधित है जो एंडोस्पोर बनाने में सक्षम है और इसमें पेरिट्रिचस फ्लैगेला होता है। बी.सुबटिलिस एक सख्त एरोब है, जबकि बी.थुरिंगिएन्सिस अवायवीय स्थितियों में भी रह सकता है। अवायवीय, बीजाणु बनाने वाले बैक्टीरिया का प्रतिनिधित्व जीनस क्लॉस्ट्रिडियम द्वारा किया जाता है। सी.एसिटोब्यूटाइलिकम शर्करा को एसीटोन, इथेनॉल, आइसोप्रोपेनॉल और एन-ब्यूटेनॉल (एसिटोबुटानोल किण्वन) में किण्वित करता है, अन्य प्रजातियां भी स्टार्च, पेक्टिन और विभिन्न नाइट्रोजन यौगिकों को किण्वित कर सकती हैं।